WO2013083668A1 - Verfahren und vorrichtung zur signalisierung eines sendezeitpunktes und/oder eines systemtaktes - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur signalisierung eines sendezeitpunktes und/oder eines systemtaktes Download PDF

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WO2013083668A1
WO2013083668A1 PCT/EP2012/074587 EP2012074587W WO2013083668A1 WO 2013083668 A1 WO2013083668 A1 WO 2013083668A1 EP 2012074587 W EP2012074587 W EP 2012074587W WO 2013083668 A1 WO2013083668 A1 WO 2013083668A1
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transport
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time
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Norman Herzog
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Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg
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    • H04J3/0638—Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation
    • H04J3/0658—Clock or time synchronisation among packet nodes
    • H04J3/0661—Clock or time synchronisation among packet nodes using timestamps
    • H04J3/067—Details of the timestamp structure

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for signaling a transmission time and / or a system clock, in particular in a digital television transmission system.
  • ATSC Television Systems Committee
  • DVD European standard digital video broadcast
  • Moving-P ⁇ LCture-Expert-Group (MPEG) coding - Motion Picture Engine Group Coding - is used in the Program Clock Reference (PCR) field - Program Reference Clock field - the system clock used in the broadcasting station MPEG-encoded transport data packets the display time of an image on the screen of the TV receiver in the presentation time stamp (PTS) field (presentation time
  • DTS Decoding Time Stamp
  • Packing transport data packets or control data belonging to the recorded program transport data stream or elementary data stream, the individual transmission times of the individual transport data packets are determined only in the generation of a transport data stream in the studio downstream head-end.
  • the system clock is in the video or audio source on the basis of accumulated clock pulses one to the video or
  • time information in certain transport data packets of a transport data stream or in specific control data of an elementary data stream to the head station.
  • the time information including the system clock is included in transport data packets of the
  • Transport data stream packed.
  • the transmission times of the individual Transport data packets obtained on the basis of accumulated clock pulses belonging to the head station clock source and also as time information in certain
  • Transport data packets of the transport data stream stored.
  • Time horizon is comparatively more time-consuming due to time synchronization of the clock source used in the head-end station with a reference clock source with good clock accuracy, for example the reference clock of the Global Positioning System (GPS) or the Network Time Protocol (NTP) server Good.
  • GPS Global Positioning System
  • NTP Network Time Protocol
  • Clock accuracy has.
  • the timing accuracy of belonging to the head unit clock source which typically has only a high clock accuracy in the long-term horizon, this is by means of interpolation of the for the Improved long-term horizon responsive clock of an NTP server in its clock accuracy in the short-term horizon.
  • the clock source of the headend station has an unwanted phase jitter that causes the
  • the object of the invention is therefore to provide a method and a device for generating and transmitting
  • the object is achieved by an inventive method for signaling a time and / or a clock with the features of claim 1 and by a
  • Claim 38 or 39 relates to a corresponding computer program or
  • the time - in particular the transmission time of the individual transport data packet - and the clock - in particular the system clock - is not determined on the basis of the comparatively inaccurate clock of the clock source integrated in the head station, but in the
  • Head station calculated and as time information in one Transport data packet to the respective recipient - in the case of the sending time of a transport data packet to the output adapter or to the individual transmitting stations or in the case of the system clock to the television receiver - transferred.
  • the time information stored in a transport data packet results from this until the
  • Transmission time accumulated number of pulses of a clock is done iteratively by the in one
  • Transport data packet stored time information from the stored in a last transmitted transport data packet time information plus the accumulated between the transmission time of the two transport data packets pulse number of the clock, which in turn results from the multiplication of the transmission time between the two transport data packets with the clock is calculated.
  • Transport data stream and the time information of the integrated time information last transmitted
  • the additional size used in the calculation is the one in the headend reconstructed clock of the real clock of the clock source contained in a video ⁇ or audio source used.
  • Time information the data rate of the transport data stream, the time information of the last integrated with integrated time information transport data packet and the
  • Head station integrated clock source of the prior art eliminated and transmit a correct system clock and relatively correct transmission times to the respective receiver.
  • signaling a system clock is
  • the real clock of the present in a video or audio source clock source from the video or audio source via transport data packets of a transport stream with integrated time information for
  • Time information accumulated pulse number of the real clock of the clock source stored as time information in the currently sent data packet.
  • an MPEG-encoded transport data stream for the transmission of digital precompressed video data via an asynchronous-serial-interface (ASI) interface - asynchronous serial interface - the accumulated at the time of transmission of the respective transport data packet pulse number are preferably stored in the PCR field of the transport data packet ,
  • ASI asynchronous-serial-interface
  • Serial Data interface (SDI) interface serial data interface - the accumulated number of pulses at the time of transmission of data of an image in control data, in particular in a Synchronisierbitmuster transferred or the beginning of the information contained in an image data in the elementary data stream be inserted or will.
  • SDI Serial Data interface
  • PCM digital pulse code modulation
  • AES3 audio engineering socity-3
  • Audio engineering company the accumulated number of pulses at the time of transmission of the audio data belonging to an image in control data, in particular in one
  • Synchronization bit patterns transmit at the beginning of the data containing the audio information is inserted into the elementary data stream.
  • Time information to be divided The reception time of a transport data packet or control data in the input adapter results from the accumulated
  • reconstructed clock in the head station preferably in terms of its frequency deviation and frequency drift to a predetermined by the transmission standard maximum frequency deviation value and maximum
  • a plurality of transport data packets are combined to form a network
  • Time information is stored. In this way, only a single time information for a number of integrated transport data packets instead of a Time information for each transport data packets are transmitted. Preference is given as a composite of
  • Transport data packets use a real-time transport protocol (RTP) data packet - real-time transport protocol data packet - which consists of a certain number of transport data packets.
  • RTP real-time transport protocol
  • Transport data packets respectively stored time information preferably used the transmitted data bits between each two successive transmitted networks, each with integrated time information.
  • the transport data packets sent by the head-end station are transmitted via a local packet-oriented network, preferably via a packet-oriented Internet Protocol protocol (IP) protocol
  • IP Internet Protocol protocol
  • Transfer output adapter In output adapter, the individual transport data packets or networks of
  • Transport data packets preferably RTP transport data packets, temporarily stored in an intermediate memory until the transmission time of the respective transport data packet.
  • the transport data packets sent by the head-end station are alternatively transmitted via a local packet-oriented
  • Network preferably via an Internet Protocol working packet-oriented network, directly to each installed in a single-frequency network
  • Transport data packets preferably RTP transport data packets, in a buffer memory until the transmission time of
  • Transport data packets to be sent consecutively in the case of the transmission of networks of transport packets between the head station and the output adapter or the individual transmitting stations is preferably described in US Pat
  • Transport data packets each transmitted time information and the number of contained in a network
  • a correction value stored in a table is added to the determined time interval, which is the position of the respective transport data packet to be sent in the combination of transport data packets and the fractional part of the quotient.
  • a transport data packet is preferably sent in the output adapter or in the transmitting station as soon as the
  • Broadcasting station has a comparatively high
  • the frequency of an integrated in the clock source voltage controlled frequency oscillator is preferably in a control loop
  • Buffer stored transport data packets is due to the icosj itter in the network between
  • This value is preferably in each case at the individual reception times of a network of
  • Transport data packets are determined and the respective maximum value from all over a specific time interval
  • the buffer memory preferably consists of a first sub-buffer for storing the received networks of transport data packets and a second sub-buffer coupled to the first sub-buffer, in which the from the composite
  • a pre-filter and for smoothing high-frequency components in the control loop in front of the controller is preferably used
  • the controller preferably has a proportional control behavior in order not to worsen the dynamics of the control loop unnecessary and
  • Output adapter or used in a transmitting station clock source over the nominal system clock is preferably in the control loop by a the controller downstream level limiter to a predetermined by the respective transmission standard maximum
  • nominal system clock is additionally limited in the control loop by a downstream of the controller edge limiter to a predetermined by the respective transmission standard maximum frequency drift.
  • FIG. 1 block diagram of a
  • Embodiment of the transmitter side of a digital television transmission system Embodiment of the transmitter side of a digital television transmission system
  • FIG. 2 block diagram of a
  • FIG. 4 block diagram of a
  • FIG. 5 shows a block diagram of an exemplary embodiment of the output adapter according to the invention and a transmitting station according to the invention
  • Fig. 6 is a table with correction values in
  • FIG. 8 is a timing diagram of the buffer level in FIG.
  • Buffer memory Fig. 9A, 9B, 9C, a data structure of a
  • step S10 of the method according to the invention in the individual video or audio sources Ii, I 2 ,..., Ii,. , l n each generate a transport data stream with transport data packets or an elementary data stream with digital data, each containing video data or audio data.
  • the single video or audio source Ii in FIG. 1 in the individual video or audio sources Ii, I 2 ,..., Ii,. , l n each generate a transport data stream with transport data packets or an elementary data stream with digital data, each containing video data or audio data.
  • a video or audio data generator 2i for example, a TV camera for generating digital video data or an audio recording system for generating digital audio data
  • a video or audio data generator 2i generates a precompressed digital transport data stream with digitally typically MPEG encoded video transport data packets according to the ASI protocol standard, an uncompressed digital elementary data stream with digital non-encoded video data according to the SDI protocol standard or a digital elementary data stream with digital PCM-modulated audio data according to the AES3 protocol standard.
  • the individual transport data packets or data streams with video or audio data are buffered in a subsequent output buffer 3 ⁇ .
  • Transport data packets or data streams are assigned to one of the video or audio source Ii at the rate fsi
  • the clock fsi of the respective clock source 4 is dependent on the particular protocol standard used and may also vary within a protocol standard used.
  • Time which is in relation to the recording time of the respective image in the video or audio source Ii, is the television receiver in the case of
  • the recording timing of the sound associated with the respective image becomes higher than the number of clock pulses accumulated in the video or audio source up to the recording time
  • Ii, 1 2 , ⁇ , Ii, ⁇ , l n used clock source 4i, 4 2 , ..., 4 ⁇ , ..., 4 n via associated control data, preferably via associated synchronization bit pattern, in the digital data stream before the audio Data through the video or audio source Ii
  • Transport data packets in turn, in relation to
  • Time and thus the order of encoding of the respective transport data packet in the video or audio source Ii is signaled via a time information in the DTS field of the respective transport data packet through the video or audio source Ii.
  • Transport data packets signaled.
  • those required for the reconstruction of the clock in the television receiver those required for the reconstruction of the clock in the television receiver
  • Time information in a suitable field immediately before the first video data of an image in the elementary stream stored. Equivalent to the transmission of PCM modulated audio data required for the reconstruction of the clock in the television receiver
  • Time information is placed in a suitable field directly in front of the audio data in the elementary stream.
  • step S20 television receivers are supplied with the pulses of the clock of the clock source 4i to a unit 5 ⁇ for determining the number of pulses at the time of transmission of the transport data packet or the control data and counted there. From the information in the
  • Clock pulse of the clock source 4i is or will be sent from the unit 5 ⁇ to determine the number of pulses at the time of transmission to the transmission time of the respective transport data packet to be sent or to each
  • Transport data packet or stored in the respective control data Transport data packet or stored in the respective control data.
  • the individual transport data streams or
  • Elementary data streams are supplied from the individual video or audio sources Ii, I 2 ,..., Ii,..., L n to respectively assigned input adapters 6 1 , 6 2 ,..., 6 n , which are each upstream of a head station 7.
  • input adapters 6 1 , 6 2 ,..., 6 n which are each upstream of a head station 7.
  • IP I_nternet- Protocol
  • IP Internet Protocol
  • step S30 in a unit Iii for determining the reception time of a data packet determines the reception times of those transport data packets or control data, each one
  • the clock accuracy of the clock f ⁇ 1 , f T2 , ..., fn, ..., f ⁇ such a clock source 12 lr 12 2 , ..., 12 ⁇ , ..., 12 n compared to the system clock of an MPEG-encoded Television transmission is comparatively high with about +/- lppm.
  • the determined reception times of the individual transport data packets or control data with integrated time information are determined by the unit Iii for determining the
  • Elementary data streams according to the SDI or AES3 standard are divided into individual data packets of a data packet stream for the transfer via a packet-oriented local network 13 packed and from the output buffers
  • Network 13 in particular via the Internet, to
  • Transport data packets of the individual elementary transport data streams are in the same process step S50 in a multiplexer 17 to a common
  • Transport data packets with integrated time information iteratively determined according to equation (2).
  • a unit 41 for limiting the frequency of the time information which adjoins the calculation unit 18 the time information necessary for the signaling of the clock signal to the individual video or audio source Ii, ⁇ 2, ..., Ii, .., l n each respective clock sources
  • 4i, 4 2 , ..., 4i, ..., 4 n are responsible, in each successive transport data packets N and N + l with a view to limiting the frequency deviation and the
  • Measurement error in the detection of the reception times of the individual transport data packets or control data with integrated time information within certain limits remains and thus the individual time information
  • Transport data packets each determined and transmitted a time information containing a transmission time. From this transmitted time information is in
  • Transport data packet each transmit a transmission time from which the transmission times of the remaining N-l
  • Transport data packets are determined. The the
  • the transport data packet can be calculated from the time information 7j containing the transmission time of the first transport data packet in the first time
  • Transport data packet by adding the quotient of the number of transmitted data bits N bits (T N + 1 ) - N bits (T ⁇ ) multiplied by the nominal system clock f s of an MPEG coded television transmission (27 MHz) between the first and the N + l-th transport data packet and the data rate f TS of the transport data stream.
  • transport data packets are combined into a composite of transport data packets and header - data packet header - the composite of
  • Transport data packets stored the transmission time of the network of transport data packets.
  • RTP real-time transport protocol
  • transport data packets stored the transmission time of the network of transport data packets.
  • RTP real-time transport protocol
  • transport data packets stored the transmission time of the network of transport data packets.
  • RTP real-time transport protocol
  • Application layer multiple transport data packets to one Grouping of transport data packets and providing them with a corresponding RTP data packet header.
  • System clock f s of an MPEG-encoded television transmission multiplied quotient of the number N bits (T N + 1 ) - N bits (T N ) of the transmitted between the RTP transport data packet N and the RTP transport data packet N + 1 data bits and the data rate f TS of the transport data stream to the time information RTP N of a last constructed and transmitted RTP transport data packet N added.
  • the second variant of the invention is preferable to the first variant of the invention, since the transmission of the time information relevant to the system clock in the header of the individual transport data packets is separated from the transmission of the time information relevant to the transmission times in the header of a RTP transport data packet preferably selected as a composite of transport data packets and thus the assignment of the individual time information is uniquely determined and no additional transmission information reducing the efficiency of the transmission is to be transmitted.
  • the individual time information is provided by the individual time information.
  • Calculation unit 18 - in the case of the system clock-containing time information after interposition of the unit 41 for frequency limitation of the time information - the multiplexer 17 provided and inserted in the same process step S70 in the corresponding fields of the header of the individual transport data packets or RTP transport data packets.
  • Transmission generated individual transport data packets of the common transport data stream are in a the
  • Multiplexer 17 downstream output buffer 19 cached until the transmission.
  • Transport data streams are transmitted at a specific data rate.
  • This clock source has a relatively poor clock accuracy over the nominal system clock of the digital
  • this comparatively inaccurate clock of the clock source 20 is synchronized in the long-term horizon with the long-term stable clock of a reference time server 25, for example a Network Time Protocol (NTP) server - network time protocol server.
  • NTP Network Time Protocol
  • the individual data bits of the individual transport data packets of the common transport data stream are also preferably connected to the output clock of the long-term synchronization unit 21 via a local packet-oriented data network 22, preferably via the Internet, to the output adapter 19 or via a packet-oriented long-range network 23 IP-based network is, to the individual transmitting stations 24i, 24 2 , ... one
  • Transport data packets are respectively stored in a buffer 2 6 in the next method step S80.
  • this buffer 2 6 is a single buffer
  • the buffer 2 6 in the second variant of the invention consists of a first sub-buffer 2 6i, in which the individual received and not yet unpackaged networks of transport data packets, i.
  • the individual not yet unpacked RTP transport data packets are stored, and a second
  • Partial buffer 2 6 2 is composed in which unpacked transport data packets are stored.
  • a transmission of an RTP transport data packet from the first sub-buffer 2 6i to the second sub-buffer 26 2 is made on request by the second
  • Transport data packages are more included.
  • Unit 27 for determining the transmission time of a
  • Transport data packets the time information 7j and T N + l of two at a distance of each N transport data packets spaced transport data packets with integrated
  • Time information and determined according to equation (4A) the in the time difference between the two time information 7j and T N + l falling pulse number ⁇ .
  • the unit 27 for the determination of the transmission time of a transport data packet reads the data transmitted in each case two consecutively
  • Equation (5) the number of pulses A TS packet falling in the transmission time interval between two transport data packets to be sent consecutively.
  • the determination of the integer component is necessary in order to transmit the individual transport data packet to a specific integer number of clock pulses, but it leads to this on the other hand, an inaccuracy of the transmission time of the individual transport data packets compared to the
  • System clock of the MPEG-coded television transmission In an integration of time information only in every seventh transport data packet or in an integration of seven transport data packets in an RTP data packet may be for the sending time of a single
  • Transport data packets result in an erroneous delay of up to six system clocks, i. a delay of no longer tolerable 222 ns at a system clock of 27 MHz.
  • Transport data packets between two transport data packets each with integrated time information in the case of the first variant of the invention or the position of a transport data packet in the combination of transport data packets in the case of the second variant of the invention and in
  • Transport data packets falling pulse number ⁇ ⁇ 5 ⁇ (: 1 ⁇ and the
  • Partial buffer 26i to the second partial buffer 26 2 performed in the unit 27 for determining the transmission time of a transport data packet.
  • Procedure sets a consistency of the data rate of the
  • Data rate of the transport data packet is not constant, so in a third variant of the invention for each
  • Signaling of the respective transmission time are transmitted in an RTP data packet header extension.
  • an RTP data packet header according to FIG. 9A has an optional field "RTP data packet header extension", which indicates an extension of the RDP data packet header by additional fields.
  • RTP data packet header extension indicates an extension of the RDP data packet header by additional fields.
  • the transmission times of the individual transport data packets transmitted in an RTP data packet no longer have to be calculated on the basis of a single time information transmitted in an RTP data packet, but are calculated in advance in the calculation unit 18 of the head end 7 and in the individual fields of the RTP Data packet header extension filed.
  • the transmission time of a transport data packet can also be transmitted as time information in each individual transport data packet.
  • the data rate of the transport data stream within the transmission time of an RTP data packet temporally fluctuate, without the sending time of the individual
  • Pulse numbers of the nominal system clock The real transmission time of the individual transport data packet results when the transmitted or determined
  • Output adapter 19 or the transmitting stations 24i, 24 2 , ... correspond to the common wave network respectively associated clock source 28.
  • the clock f of the clock source 28 has a comparatively high timing accuracy over the
  • Transport data packages is regulated and thus the
  • Transport data packet the transmission time of the longest in the intermediate buffer 26 transport data packet - this is in the case of the second variant of the invention in the second partial buffer memory 26 2 from the respective composite of transport data packets unpacked transport data packet - and the transmission time of the shortest in
  • Position is placed in the composite - determined. Since the transmission time of the individual transport data packet results from the multiplication of the time information transmitted in the transport data packet and the nominal system clock, this is independent of the data rate f TS of the transport data stream. A temporal change of
  • Data rate f TS of the transport data stream thus has, when applying the transmission time interval between the longest and the shortest in the intermediate buffer 26th
  • Latch 26 cached data bits and / or transport data packets as control variable none
  • Frequency oscillator 29 may not be known. This is shown in FIG.
  • the buffer level of the buffer 26 - determined as the number of located in the intermediate buffer 26
  • Transport data packets - has a time-varying course in the case of the second variant of the invention. He is shown in FIG. 8 by a discontinuous increase in the
  • the transport data packets with the lowest transmission time lead to a buffer level of the buffer 26 which is the most meaningful
  • Maximum value determiner 31 over a suitably fixed period of time, the maximum value of the time interval between the shortest and the longest in the cache
  • the number of RTP data packets received is a Period for the maximum value determination of preferably 100 msec. recommended.
  • This determined maximum value is maintained in a subsequent and also used only in the two variants of the invention sample-hold element 32 over the period of maximum value determination and subtracted in a subsequent subtractor 33 from a setpoint to determine a setpoint deviation.
  • the setpoint is the maximum time interval between the longest and the shortest in the intermediate buffer
  • Prefilter 34 will be sudden changes in the
  • Pre-filter 34 subsequent averaging filter 35 performs with its low-pass characteristic smoothing of high-frequency components in the setpoint deviation, in particular a smoothing of superimposed noise components in the setpoint deviation, by.
  • the averaging filter 35 iteratively determines an averaged setpoint deviation y l + l at the sampling time i + 1 from the averaged one
  • Weighting factor a is preferably designed in powers of two, so that the averaging filter 35 computationally only by shift operations and fixed point arithmetic.
  • y M (-a) -y i + -y i (6)
  • the prefiltered and averaged setpoint deviation is fed to a controller 36 which has a purely proportional controller response with a suitably dimensioned one
  • Control circuit is negligibly small.
  • the proportional controller 36 is followed by a level limiter 37, which has a frequency deviation of
  • an absolute frequency deviation of less than +/- 2.8 ppm is provided, which is used for the parameterization of the level limiter 37 and thus a medium-term fluctuation, i. a hiking, the frequency of
  • the voltage-controlled frequency oscillator 29 prevents.
  • the frequency drift of the voltage-controlled frequency oscillator 29 is limited to a maximum frequency drift predetermined by transmission standards.
  • Transport data stream with an ASI interface is the Frequency drift limited to 75 mHz per second.
  • the edge limiter 38 is parameterized to this maximum value of a frequency drift.
  • About a serial digital interface 39 is the respect of a frequency deviation and a
  • Digital-to-analog converter 39 becomes the digital one
  • Digital-to-analog converter 39 is to be chosen so that a minimal change of the digital control signal at the output of the edge limiter 38 in the amount of the least significant data bit to a significantly lower than the maximum possible frequency drift change in the frequency of
  • the transmission time interval between the longest and the shortest stored in the buffer 26 corresponds
  • step S100 the individual transport data packets temporarily stored in the intermediate memory 26 are sent to their respective transmission times.
  • the individual transport data packets temporarily stored in the intermediate memory 26 are sent to their respective transmission times.
  • one for each transport data packet in each case one for each transport data packet
  • Transmission time in the head station 7 is determined and
  • the respective real transmission time is present when in the unit 27 for determining the
  • Transport data packets contained pulse number of
  • Head station 7 to the output adapter 19 or to the transmitting station 24i, 24 2 , ... is transmitted while the transmission times of the remaining transport data packets in the sequence of
  • Transport data packets in the output adapter 19 or in the transmitting station 24i, 24 2 , ... are calculated in the output of the transport data packet whose transmission time already determined in the headend and only one correction value in the unit 27 for determining the
  • Transmission time of a transport data packet is corrected, the same procedure at the real transmission time as in the third or fourth variant of the invention.
  • Variant of the invention for each in the unit 27 for determining the transmission time of a
  • Transport data packets the transmission time distance TS _ Packet to is calculated in each case previously to be sent transport data packet and corrected by a correction value, the corrected by the respective correction value airtime interval Number of pulses of the system clock with the counted since the transmission time of the last transmitted transport data packet pulse number of the clock f A of the
  • associated clock source 28 activated the identity of the output of the respective transport data packet.
  • Transport data packets are transmitted via an ASI interface by means of a leased line operating according to the synchronous-digital-hierarchy (SDH) -multiplexing technique to the individual transmitting stations 24i, 24 2 ,
  • SDH synchronous-digital-hierarchy
  • the input adapters 6i, 6 2 , ..., 6 ⁇ , ..., 6 n as well as the
  • Output adapters 19 can also be integrated in the headend 7, with the traffic between the
  • Such a technical embodiment is also covered by the invention.

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Abstract

Ein Verfahren zur Signalisierung eines Zeitpunkts und/oder eines Taktes durch eine einen Transportdatenstrom aus Video- und/oder Audio-Daten erzeugende Kopfstation (7) an mindestens einen Empfänger ( 19, 241, 242,...) des Transportdatenstroms berechnet iterativ die in einem Transportdatenpaket des Transportdatenstroms integrierte Zeitinformation ( PCR N+1 ; RTP N+1 ; T N+1 ) aus der Zeitinformation ( PCR N ; RTP N ; T 1 ) des zuletzt im Transportdatenstrom gesendeten Transportdatenpakets mit integrierter Zeitinformation, einer Übertragungszeit von seit dem zuletzt gesendeten Transportdatenpaket mit integrierter Zeitinformation im Transportdatenstrom übertragenen Datenbits und einem Takt ( ƒ PCR ; ƒ Sys ). Die Zeitinformationen ( PCR N+1 , PCR N ; RTP N+1 , RTP N ; T N+1 , Τ 1 ) dient j eweils zur Signalisierung von Zeitpunkten oder eines Taktes und enthält jeweils eine bis zum Sendezeitpunkt des jeweiligen Transportdatenpakets gezählte Impulsanzahl des Taktes ( ƒ PCR ; ƒ Sys ).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Signalisierung eines SendeZeitpunktes und/oder eines Systemtaktes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Signalisierung eines Sendezeitpunktes und/oder eines Systemtaktes insbesondere in einem digitalen Fernseh- ÜbertragungsSystem.
In einem digitalen Fernseh-Übertragungssystem,
beispielsweise nach dem US-amerikanischen Advanced-
Television-Systems-Commitee (ATSC) -Standard oder nach dem in Europa üblichen Digital-Video-Broadcast (DVB) -Standard, werden zwischen einer zur Rundfunkanstalt gehörigen
Kopfstation und den einzelnen Fernseh-Empfängern
Zeitinformationen zur Rekonstruktion bzw. Synchronisation des in der Rundfunkanstalt verwendeten Systemtaktes und zur Ermittlung des auf diesem Systemtakt basierenden
Anzeigezeitpunktes jedes einzelnen Bildes der
Fernsehübertragung auf dem Bildschirm des Fernseh- Empfängers übertragen.
Bei der üblicherweise in der Fernsehübertragung
verwendeten Moving-P^LCture-Expert-Group (MPEG) -Kodierung - Bewegtbilder-Ingenieur-Gruppe-Kodierung - wird der in der Rundfunkanstalt verwendete Systemtakt im Programme-Clock- Reference ( PCR) -Feld - Programm-Referenztakt-Feld - eines MPEG-kodierten Transportdatenpakets der Anzeigezeitpunkt eines Bildes auf dem Bildschirm des Fernseh-Empfängers im Presentation-Time-Stamp ( PTS ) -Feld (Präsentation Zeit
Stempel-Feld) eines MPEG-kodierten Transportdatenpakets und der Zeitpunkt der Dekodierung eines Bildes im Fernseh- Empfänger im Decoding-Time-Stamp (DTS) -Feld (Decodierungs Zeit Stempel-Feld) eines MPEG-kodierten Transportdatenpakets von der Kopfstation der
Rundfunkanstalt zum Fernseh-Empfänger übertragen.
Zusätzlich werden zwischen der Kopfstation der
Rundfunkanstalt und einem der Kopfstation nachgelagerten Ausgabe-Adapter bzw. zwischen der Kopfstation der
Rundfunkanstalt und den einzelnen Sendestationen eines Gleichwellennetzes die Sendezeitpunkte der einzelnen MPEG- kodierten Transportdatenpakete des von der Kopfstation zu den einzelnen Fernsehen-Empfängern übertragenen
Transportdatenstroms übertragen.
Während der Systemtakt und die Zeitpunkte zur Anzeige eines Bildes oder Ausgabe eines Tones bzw. zur Dekodierung eines Bildes oder eines Tones bereits von der im Studio befindlichen Video- bzw. Audio-Quelle erzeugt werden, die jeweils die aufgenommenen Video- bzw. Audio-Daten in
Transportdatenpakete oder Steuerungsdaten eines zum aufgenommenen Programm gehörigen Transport-Datenstroms bzw. Elementar-Datenstroms packen, werden die einzelnen Sendezeitpunkte der einzelnen Transportdatenpakete erst bei der Generierung eines Transportdatenstroms in der dem Studio nachgeschalteten Kopfstation ermittelt. Der Systemtakt wird in der Video- bzw. Audio-Quelle anhand von akkumulierten Taktimpulsen einer zur Video- bzw.
Audio-Quelle gehörigen Taktquelle gewonnen und als
Zeitinformation in bestimmten Transportdatenpaketen eines Transport-Datenstroms bzw. in bestimmten Steuerungsdaten eines Elementardatenstroms zur Kopfstation übertragen. In der Kopfstation werden die den Systemtakt beinhaltenden Zeitinformationen in Transportdatenpakete des
Transportdatenstroms gepackt. Zusätzlich werden in der Kopfstation die Sendezeitpunkte der einzelnen Transportdatenpakete anhand von akkumulierten Taktimpulsen einer zur Kopfstation gehörigen Taktquelle gewonnen und ebenfalls als Zeitinformationen in bestimmte
Transportdatenpakete des Transportdatenstroms abgelegt.
Die Genauigkeit des auf diese Weise in den
Zeitinformations-Feldern der einzelnen Transport- Datenströme bzw. Elementardatenströme abgelegten
Systemtaktes und der einzelnen abgelegten Sendezeitpunkte ist ganz wesentlich von der Genauigkeit der jeweils verwendeten Taktquellen abhängig. Während die Taktquelle einer Video- bzw. Audio-Quelle typischerweise eine
durchschnittlich gute Taktgenauigkeit aufweist, ist die in einem Prozessrechner der Kopfstation verwendete Taktquelle leider nur durch eine geringe Taktgenauigkeit im
Kurzzeithorizont gekennzeichnet. Die Taktgenauigkeit der in der Kopfstation verwendeten Taktquelle im
Langzeithorizont ist aufgrund einer Zeitsynchronisierung der in der Kopfstation verwendeten Taktquelle mit einer Referenztaktquelle mit einer guten Taktgenauigkeit, beispielsweise mit dem Referenztakt des Global- Positioning-System (GPS) oder des Network-Time- Protocol (NTP) -Servers , in einem größeren Zeitraster vergleichsweise gut.
Aus der DE 10 2009 057 362 AI ist ein Verfahren zur
Erzeugung eines Transportdatenstroms in einem Fernseh- Übertragungssystem bekannt, bei dem die im Studio
verwendete Taktquelle gegenüber der in der Kopfstation verwendeten Taktquelle eine deutlich schlechtere
Taktgenauigkeit aufweist. Die Taktgenauigkeit der zur Kopfstation gehörigen Taktquelle, die typischerweise nur eine hohe Taktgenauigkeit im Langzeithorizont besitzt, wird hierbei mittels Interpolation des für den Langzeithorizont erantwortlichen Taktes eines NTP-Servers in seiner Taktgenauigkeit im Kurzzeithorizont verbessert. Trotz Interpolation weist die Taktquelle der Kopfstation einen unerwünschten Phasenjitter auf, der die
Taktgenauigkeit der zur Kopfstation gehörigen Taktquelle auch im Kurzzeithorizont in einer für die Anforderungen heutiger Fernseh-Übertragungssysteme ungenügenden Qualität belässt . Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Generierung und Übertragung von
Zeitinformationen - insbesondere des verwendeten
Systemtaktes und der exakten Sendezeitpunkte der einzelnen Transportdatenpakete des Transportdatenstroms - zu
schaffen, die durch eine hohe Takt- bzw. Zeitpunkts- Genauigkeit gekennzeichnet sind.
Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Signalisierung eines Zeitpunkts und/oder eines Taktes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine
erfindungsgemäße Vorrichtung zur Signalisierung eines Zeitpunkts und/oder eines Taktes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 24 gelöst. Vorteilhafte technische
Erweiterungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen aufgeführt. Patentanspruch 38 bzw. 39 betrifft ein entsprechendes Computerprogramm bzw.
Computerprogramm-Produkt .
Erfindungsgemäß wird der Zeitpunkt - insbesondere der Sendezeitpunkt des einzelnen Transportdatenpakets - und der Takt - insbesondere der Systemtakt - nicht anhand des vergleichsweise ungenauen Taktes der in der Kopfstation integrierten Taktquelle ermittelt, sondern in der
Kopfstation berechnet und als Zeitinformation in einem Transportdatenpaket an den jeweiligen Empfänger - im Fall des Sendezeitpunktes eines Transportdatenpakets an den Ausgabeadapter oder an die einzelnen Sendestationen oder im Fall des Systemtaktes an den Fernseh-Empfänger - übertragen. Die in einem Transportdatenpakete abgelegte Zeitinformation ergibt sich hierbei aus der bis zum
Sendezeitpunkt akkumulierten Impulsanzahl eines Taktes. Die Berechnung erfolgt iterativ, indem die in einem
Transportdatenpaket abgelegte Zeitinformation aus der in einem zuletzt übertragenen Transportdatenpaket abgelegten Zeitinformation zuzüglich der zwischen dem Sendezeitpunkt der beiden Transportdatenpakete akkumulierten Impulsanzahl des Taktes, die sich wiederum aus der Multiplikation der Übertragungszeit zwischen den beiden Transportdatenpaketen mit dem Takt ergibt, berechnet wird.
Die Übertragungszeit zwischen den beiden
Transportdatenpaketen ergibt sich wiederum aus dem
Quotienten der in der Übertragungszeit zwischen den beiden Transportdatenpaketen übertragenen Anzahl von Datenbits und der Datenrate des Transportdatenstroms.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden für den Fall einer Signalisierung eines
Systemtaktes folglich zur Berechnung der in den einzelnen Transportdatenpaketen jeweils abgelegten Zeitinformationen als reine Rechengrößen die Anzahl von übertragenen
Datenbits zwischen den Sendezeitpunkten von zwei jeweils aufeinander folgenden Transportdatenpaketen mit jeweils integrierter Zeitinformation, die Datenrate des
Transportdatenstroms und die Zeitinformation des mit integrierter Zeitinformation zuletzt übertragenen
Transportdatenpakets verwendet. Als zusätzliche in der Berechnung verwendete Größe wird der in der Kopfstation rekonstruierte Takt des reellen Taktes der in einer Video¬ bzw. Audio-Quelle enthaltenen Taktquelle benutzt.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden für den Fall einer Signalisierung eines
Sendezeitpunktes eines Transportdatenpakets zur Berechnung der in den einzelnen Transportdatenpakete jeweils
abgelegten Zeitinformationen bestimmte Rechengrößen, nämlich die Anzahl von übertragenen Datenbits zwischen den Sendezeitpunkten von zwei jeweils aufeinander folgenden Transportdatenpaketen mit jeweils integrierter
Zeitinformation, die Datenrate des Transportdatenstroms, die Zeitinformation des mit integrierter Zeitinformation zuletzt übertragenen Transportdatenpakets und der
nominelle Wert des Systemtaktes, verwendet.
Somit wird mit der erfindungsgemäßen Signalisierung eines berechneten Systemtaktes und/oder eines berechneten
Sendezeitpunktes die Taktungenauigkeit der in der
Kopfstation integrierten Taktquelle des Stand der Technik beseitigt und ein korrekter Systemtakt und vergleichsweise korrektes Sendezeitpunkte an die jeweiligen Empfänger übertragen . Im Fall der Signalisierung eines Systemtaktes wird
bevorzugt der reelle Takt der in einer Video- bzw. Audio- Quelle vorhandenen Taktquelle von der Video- bzw. Audio- Quelle über Transportdatenpakete eines Transport- Datenstroms mit integrierter Zeitinformation zur
Kopfstation übertragen. Hierzu werden die zum
Sendezeitpunkt eines Datenpakets mit integrierter
Zeitinformation akkumulierte Impulsanzahl des reellen Taktes der Taktquelle als Zeitinformation im aktuell gesendeten Datenpaket hinterlegt. Bei Verwendung eines MPEG-kodierten Transportdatenstroms für die Übertragung von digitalen vorkomprimierten Video- Daten über eine Asynchronous-Serial-I_nterface (ASI ) - Schnittstelle - asynchrone serielle Schnittstelle - werden die zum Sendezeitpunkt des jeweiligen Transportdatenpakets akkumulierte Impulsanzahl vorzugsweise im PCR-Feld des Transportdatenpakets abgelegt. Bei Verwendung eines nicht kodierten Elementar-Datenstroms für die Übertragung von digitalen nicht komprimierten Video-Daten über eine
Serial-Data-I_nterface ( SDI ) -Schnittstelle - serielle Daten- Schnittstelle - wird die akkumulierte Impulsanzahl zum Sendezeitpunkt von Daten eines Bildes in Steuerungsdaten, insbesondere in einem Synchronisierbitmuster übertragen die bzw. das am Beginn der die Informationen eines Bildes enthalten Daten in den Elementardatenstrom eingefügt werden bzw. wird. Schließlich wird für die Übertragung von digitalen Pulse-Code-Modulation ( PCM) -modulierten - Pulscodemodulierten - Audio-Daten in einem Elementar- Datenstrom über eine Audio-Engineering-Socity-3 (AES3) -
Audioingenieurgesellschaft - die akkumulierte Impulsanzahl zum Sendezeitpunkt der zu einem Bild gehörigen Audio- Daten in Steuerungsdaten, insbesondere in einem
Synchronisierbitmuster, übertragen die bzw. das am Beginn der die Audio-Informationen enthaltenden Daten in den Elementardatenstrom eingefügt werden bzw. wird.
In der Kopfstation wird der reelle Takt der in einer
Video- bzw. Audio-Quelle verwendeten Taktquelle
vorzugsweise rekonstruiert, indem die Differenz zwischen den Zeitinformationen von zwei jeweils aufeinander
folgenden Transportdatenpaketen bzw. Steuerungsdaten mit jeweils integrierter Zeitinformation durch die in einem der Kopfstation vorgelagerten Eingangsadapter ermittelten Empfangs-Zeitpunkte der zugehörigen Transportdatenpakete bzw. Steuerungsdaten mit jeweils integrierter
Zeitinformation dividiert werden. Der Empfangs-Zeitpunkt eines Transportdatenpakets bzw. von Steuerungsdaten im Eingangsadapter ergibt sich aus der akkumulierten
Impulsanzahl einer im Eingangsadapter integrierten
Taktquelle zum Zeitpunkt des Empfangs des
Transportdatenpakets bzw. der Steuerungsdaten, deren Frequenzgenauigkeit höher als die Frequenzgenauigkeit der in der Video- bzw. Audio-Quelle vorhandenen Taktquelle ist .
Da der in der Kopfstation rekonstruierte Takt der in der Video- bzw. Audio-Quelle verwendeten Taktquelle aufgrund der durchschnittlich guten Taktgenauigkeit dieser
Taktquelle gegenüber dem nominellen Systemtakt zu einer Verfälschung der in den einzelnen Transportdatenpaketen jeweils abgelegten Zeitinformationen für die
Signalisierung des Systemtaktes führt, wird diese
rekonstruierte Takt in der Kopfstation vorzugsweise hinsichtlich seiner Frequenzabweichung und Frequenzdrift auf einen durch den Übertragungsstandard vorgegebenen maximale Frequenzabweichungswert und maximalen
Frequenzdriftwert begrenzt.
Im Fall des Signalisierung eines Sendezeitpunktes für ein Transportdatenpaket werden aus Effizienzgründen bevorzugt mehrere Transportdatenpakete zu einem Verbund von
Transportdatenpaketen zusammengefasst , der einen eigenen Header - Datenpaketkopf - aufweist, in dem die für den Verbund von Transportdatenpakete ermittelte
Zeitinformation abgelegt wird. Auf diese Weise muss nur noch eine einzige Zeitinformation für eine Anzahl von im Verbund integrierte Transportdatenpakete anstelle einer Zeitinformation für jedes einzelne Transportdatenpakete übertragen werden. Bevorzugt wird als Verbund von
Transportdatenpakete ein Real-time-Transport- Protocol (RTP) -Datenpaket - Echtzeit-Transportprotokoll- Datenpaket - verwendet, das aus einer bestimmten Anzahl von Transportdatenpaketen besteht. Im Fall einer
Verwendung eines Verbundes von Transportdatenpaketen anstelle einzelner Transportdatenpakete werden bei der iterativen Berechnung der in einem Verbund von
Transportdatenpakete jeweils abgelegten Zeitinformation vorzugsweise die übertragenen Datenbits zwischen jeweils zwei aufeinander folgenden übertragenen Verbünden mit jeweils integrierter Zeitinformation verwendet. Die von der Kopfstation gesendeten Transportdatenpakete werden über ein lokales paketorientiertes Netzwerk, bevorzugt über ein nach dem I_nternet-Protocol ( IP) - Internetprotokoll - arbeitendes paketorientiertes
Netzwerk, zu einem der Kopfstation nachgelagerten
Ausgangsadapter übertragen. In Ausgangsadapter werden die einzelnen Transportdatenpakete bzw. Verbünde von
Transportdatenpaketen, bevorzugt RTP-Transportdatenpakete, in einem Zwischenspeicher bis zum Sendezeitpunkt des jeweiligen Transportdatenpakets zwischengespeichert. Auf diese Weise werden unterschiedliche
Übertragungsverzögerungen der einzelnen
Transportdatenpakete bzw. der einzelnen Verbünde von
Transportdatenpaketen im lokalen paketorientierten
Netzwerk aufgrund eines unterschiedlich intensiven
Übertragungsaufkommens im Netzwerk aufgefangen.
Die von der Kopfstation gesendeten Transportdatenpakete werde alternativ über ein lokales paketorientiertes
Netzwerk, bevorzugt über ein nach dem Internetprotokoll arbeitendes paketorientiertes Netzwerk, direkt zu den einzelnen in einem Gleichwellennetz installierten
Sendestationen übertragen. Äquivalent werden die
empfangenen Transportdatenpakete bzw. Verbünde von
Transportdatenpaketen, bevorzugt RTP-Transportdatenpakete, in einem Pufferspeicher bis zum Sendezeitpunkt des
jeweiligen Transportdatenpakets zwischengespeichert.
Der zeitliche Abstand der Sendezeitpunkte zweier
aufeinander folgend zu sendender Transportdatenpakete im Fall der Übertragung von Verbünden von Transportpaketen zwischen der Kopfstation und dem Ausgangsadapter bzw. den einzelnen Sendestationen wird vorzugsweise im
Ausgangsadapter bzw. in einzelnen Sendestationen aus dem ganzzahligen Quotienten zwischen der Differenz der in zwei aufeinander folgend übertragenen Verbünden von
Transportdatenpaketen jeweils übertragenen Zeitinformation und der Anzahl von in einem Verbund enthaltenen
Transportdatenpaketen berechnet. Um die Genauigkeit des ermittelten zeitlichen Abstands zwischen den
Sendezeitpunkten zweier aufeinander folgend zu sendenden Transportdatenpakete im Fall der Übertragung von Verbünden von Transportdatenpaketen noch zusätzlich zu erhöhen, wird zum ermittelten zeitlichen Abstand ein in einer Tabelle hinterlegter Korrekturwert addiert, der von der Position des jeweils zu sendenden Transportdatenpakets im Verbund von Transportdatenpaketen und vom fraktionalen Anteil des Quotienten abhängt.
Ein Transportdatenpaket wird im Ausgangsadapter oder in der Sendestation vorzugsweise gesendet, sobald die
akkumulierte Impulsanzahl eines Taktes einer im
Ausgangsadapter oder in der Sendestation integrierten Taktquelle seit dem Sendezeitpunkt des zuletzt gesendeten Transportdatenpakets die korrigierte Anzahl von
Taktimpulsen erreicht hat, die in den zeitlichen Abstand zwischen den Senderzeitpunkten zweier aufeinander folgend zu sendender Transportdatenpakete fallen.
Die Taktquelle im Ausgangsadapter bzw. in einer
Sendestation weist eine vergleichsweise hohe
Taktgenauigkeit gegenüber dem Systemtakt im
Kurzzeithorizont auf, während ihre Taktgenauigkeit
gegenüber dem Systemtakt im Langzeithorizont
vergleichsweise ungenügend ist. Zur Erhöhung der
Taktgenauigkeit der Taktquelle im Ausgangsadapter bzw. in einer Sendestation im Langzeithorizont wird die Frequenz eines in der Taktquelle integrierten spannungsgesteuerten Frequenzoszillators bevorzugt in einem Regelkreis
geregelt. Als Regelgröße wird in diesen Regelkreis die mit dem nominellen Systemtakt normierte Zeitdifferenz zwischen dem im Zwischenspeicher am längsten zwischengespeicherten Transportdatenpaket und dem im Zwischenspeicher am
kürzesten zwischengespeicherten Transportdatenpaket benutzt, die mit der mit dem nominellen Systemtakt
normierte Zeitdifferenz zwischen dem im Pufferspeicher am längsten zwischengespeicherten Transportdatenpaket und dem im als Pufferspeicher wirkenden Zwischenspeicher am kürzesten zwischengespeicherten Transportdatenpaket in einem Initialisierungszeitpunkt im Hinblick auf eine
Sollwertabweichung verglichen mit.
Somit liegt keine reine Füllstandsregelung, bei der die Anzahl von Transportdatenpaketen im Pufferspeicher auf einen konstanten Wert geregelt wird, sondern eine Regelung der mit dem nominellen Systemtakt normierten Differenz von Sendezeitpunkten zwischen dem am längsten und am kürzesten im Pufferspeicher zwischengespeicherten Transportdatenpaketen auf einen konstanten Wert vor. Kommt es aufgrund einer längerfristigen Frequenzdrift der im Ausgangsadapter oder in einer Sendestation integrierten Taktquelle zu einer beschleunigten bzw. verzögerten
Aussendung der einzelnen Transportdatenpakete im
Langzeithorizont, so macht sich dies in einer geringeren bzw. höheren Anzahl von im Zwischenspeicher
zwischengespeicherten Transportdatenpaketen sowie zu einer Verringerung bzw. Vergrößerung der Differenz von
Sendezeitpunkten zwischen dem am längsten und dem am kürzesten im Zwischenspeicher zwischengespeicherten
Transportdatenpaketen bemerkbar. Diese Verringerung bzw. Vergrößerung in der Sollwertabweichung reduziert bzw.
erhöht die Frequenz des in der Taktquelle integrierten Frequenzoszillators. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Differenz von Sendezeitpunkten zwischen dem am längsten und am kürzesten im Zwischenspeicher
zwischengespeicherten Transportdatenpaket auf den in
Initialisierungszeitpunkt vorherrschenden konstanten
Differenzwert geregelt wird und somit die Periodizität zwischen den einzelnen Sendezeitpunkten im
Langzeithorizont einen konstanten Wert behält.
Der Pufferfüllstand und damit die mit dem nominellen
Systemtakt normierte Differenz von Sendezeitpunkten zwischen dem am längsten und am kürzesten im
Zwischenspeicher gespeicherten Transportdatenpaketen ist aufgrund der Übertragungsj itter im Netzwerk zwischen
Kopfstation und Ausgangsadapter bzw. Sendestation und des sprunghaften Erhöhung des Pufferfüllstands bei Empfang eines Verbundes von Transportdatenpaketen nicht konstant. Um einem brauchbaren Messwert für die mit dem nominellen Systemtakt normierte Differenz von Sendezeitpunkten zwischen dem am längsten und am kürzesten im Zwischenspeicher gespeicherten Transportdatenpaketen zu erhalten, wird dieser Wert vorzugsweise jeweils zu den einzelnen Empfangszeitpunkten eines Verbundes von
Transportdatenpaketen ermittelt und der jeweils maximale Wert aus allen über ein bestimmtes Zeitintervall
ermittelten Werten als vertrauenswürdigster Wert
weiterverfolgt .
Bei der Übertragung von Verbünden von
Transportdatenpaketen besteht der Pufferspeicher bevorzugt aus einem ersten Teilzwischenspeicher zur Speicherung der empfangenen Verbünde von Transportdatenpaketen und einem mit dem ersten Teilzwischenspeicher gekoppelten zweiten Teilzwischenspeicher, in dem die aus dem Verbund
entpackten Transportdatenpakete, die in den nächsten
Sendezeitpunkten gesendet werden, gespeichert sind.
Zur Glättung von sprungförmigen Sollwertabweichungen an den Übergängen der einzelnen Zeitintervalle ist in dem Regelkreis vor dem Regler vorzugsweise ein Vorfilter und zur Glättung von hochfrequenten Anteilen in der
Sollwertabweichung vorhanden. Beispielsweise ist im Fall von überlagertem Rauschen vor dem Regler ein
Mittelungsfilter vorgesehen. Der Regler weist bevorzugt ein proportionales Regelverhalten auf, um die Dynamik des Regelkreises nicht unnötig zu verschlechtern und
gleichzeitig bei vorhandenen integrierenden Verhalten der Regelstrecke - Füllstandstrecke - eine Regeldifferenz von null zu realisieren.
Die vorhandene Taktungenauigkeit des Taktes der im
Ausgangsadapter oder in einer Sendestation verwendeten Taktquelle gegenüber dem nominellen Systemtakt wird im Regelkreis vorzugsweise durch einen dem Regler nachgeschalteten Pegel-Begrenzer auf eine durch den jeweiligen Übertragungsstandard vorgegebene maximale
Frequenzabweichung begrenzt. Eine vorhandene Frequenzdrift des Taktes der im Ausgangsadapter oder in einer
Sendestation verwendeten Taktquelle gegenüber dem
nominellen Systemtakt wird im Regelkreis zusätzlich durch einen dem Regler nachgeschalteten Flanken-Begrenzer auf eine durch den jeweiligen Übertragungsstandard vorgegebene maximale Frequenzdrift beschränkt.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Signalisierung eines Sendezeitpunktes und/oder eines Systemtaktes in einem digitalen Fernseh-Übertragungssystem werden im Folgenden im Detail anhand der Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 Blockdiagramm eines
Ausführungsbeispiels der Senderseite eines digitalen Fernsehen-ÜbertragungsSystems ,
Fig. 2 Blockdiagramm eines
Ausführungsbeispiels der Video- oder Audio-
Quelle,
Fig.3 Blockdiagramm eines
Ausführungsbeispiels des Eingangsadapters,
Fig. 4 Blockdiagramm eines
Ausführungsbeispiels der Kopfstation,
Fig. 5 ein Blockdiagramm ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ausgangsadapters und einer erfindungsgemäßen Sendestation, Fig. 6 eine Tabelle mit Korrekturwerten in
Abhängigkeit der Position des Transportdatenpakets im Verbund und des fraktionalen Anteils,
Fig. 7 eine Tabelle mit Anzahl empfangener RTP-
Pakete, RTP-Paketabstand und RTP- Paketanzahl im Puffer in Abhängigkeit der Datenrate,
Fig. 8 ein Zeitdiagramm des Pufferfüllstand im
Pufferspeicher, Fig. 9A, 9B, 9C eine Datenstruktur eines
Ausführungsbeispiels der eines RTP- Datenpaketkopfs , einer RTP-Datenpaketkopf- Erweiterung und eine RTP-Datenpaketkopf- Erweiterung mit Zeitinformationen für einzelne Transportdatenpakete und
Fig. 10 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Signalisierung eines
Sendezeitpunktes und/oder eines
Systemtaktes in einem digitalen Fernseh-
ÜbertragungsSystem.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Signalisierung eines Sendezeitpunktes und/oder eines Systemtaktes in einem digitalen Fernseh-Übertragungssystem anhand des Flussdiagramms in Fig. 10 in Kombination mit den in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Signalisierung eines Sendezeitpunktes und/oder eines Systemtaktes in
digitalen Fernseh-Übertragungssystem erläutert.
Im ersten Verfahrensschritt S10 des erfindungsgemäßen Verfahrens werden gemäß Fig. 1 in den einzelnen Videooder Audio-Quellen Ii, 12, .. , Ii, . , ln jeweils ein Transport- Datenstrom mit Transport-Datenpaketen oder ein Elementar- Datenstrom mit digitalen Daten erzeugt, die jeweils Video- Daten oder Audio-Daten enthalten. Die einzelne Video- oder Audio-Quelle Ii gemäß Fig. 2 enthält hierzu einen Video¬ oder Audio-Daten-Generator 2i, beispielsweise eine TV- Kamera zur Erzeugung von digitalen Video-Daten oder ein Audio-Aufnahmesystem zur Erzeugung von digitalen Audio- Daten. Ein Video- oder Audio-Daten-Generator 2i erzeugt einen vorkomprimierten digitalen Transportdatenstrom mit digitalen typischerweise MPEG-kodierten Video- Transportdatenpaketen nach dem ASI-Protokollstandard, eine nicht komprimierten digitalen Elementar-Datenstrom mit digitalen nicht kodierten Video-Daten nach dem SDI- Protokollstandard oder einen digitalen Elementar- Datenstrom mit digitalen PCM-modulierten Audio-Daten nach dem AES3-Protokollstandard .
Die einzelnen TransportDatenpakete bzw. Datenströme mit Video- oder Audio-Daten werden in einem nachfolgenden Ausgangspuffer 3± zwischengespeichert. Die einzelnen
TransportDatenpakete bzw. Datenströme werden im Takt fsi einer der Video- oder Audioquelle Ii zugeordneten
Taktquelle 4± aus dem Ausgangspuffer 3± ausgelesen und in diesen Takt fsi zu einem der Kopfstation 7 vorgelagerten Eingangsadapter 6± übertragen. Der Takt fsi der jeweiligen Taktquelle 4 ist dabei abhängig vom jeweiligen verwendeten Protokollstandard und kann innerhalb eines verwendeten Protokollstandards auch noch variieren. Die Taktgenauigkeit des Taktes fSi, fs2, · · · , fs±, · · · , fsn der in einer Video- oder Audio-Quelle Ii, 12, .. , Ii, . , ln
verwendeten Taktquelle 4i, 42, ... , 4i, ... , 4n gegenüber dem Systemtakt einer MPEG-kodierten Fernseh-Übertragung in Höhe von z.B. 27 MHz beträgt typischerweise z.B. 30ppm und liegt damit in einem durchschnittlich guten
Genauigkeitsbereich .
Die Darstellung des einzelnen zum jeweiligen Video
gehörigen Bildes im Fernseh-Empfänger im richtigen
Zeitpunkt, der in Relation zum Aufnahmezeitpunkt des jeweiligen Bildes in der Video- oder Audio-Quelle Ii steht, wird dem Fernseh-Empfänger im Fall einer
Übertragung von Bilddaten in MPEG-kodierten
Transdatenpaketen nach dem ASI-Standard der
Aufnahmezeitpunkt des jeweiligen Bildes über die bis zum Aufnahmezeitpunkt akkumulierte Anzahl von Taktimpulsen der in der Video- oder Audio-Quelle Ii, 12, .. , 1±, . , ln
verwendeten Taktquelle 4i, 42, ... , 4i, ... , 4n im PTS-Feld im Datenpacketkopf (Header) des die Bilddaten des jeweiligen Bildes übertragenden Transportdatenpakets durch die Video¬ oder Audio-Quelle Ii signalisiert.
Im Fall einer Übertragung von Bilddaten in unkodierten digitalen Datenströmen nach dem SDI-Standard wird der
Aufnahmezeitpunkt des jeweiligen Bildes über die bis zum Aufnahmezeitpunkt akkumulierte Anzahl von Taktimpulsen der in der Video- oder Audio-Quelle Ii, 12, .. , Ii, . , ln
verwendeten Taktquelle 4i, 42, ... , 4±, ... , 4n über zugehörige Steuerungsdaten, bevorzugt über zugehörige
Synchronisationsbitmuster, im digitalen Datenstrom vor den Daten, die die erste Zeile des jeweiligen Bildes
beinhalten, durch die Video- oder Audio-Quelle Ii
signalisiert . Im Fall einer Übertragung von Audiodaten in unkodierten digitalen Datenströmen nach dem AES3-Standard wird der Aufnahmezeitpunkt des zum jeweiligen Bild gehörigen Tones über die bis zum Aufnahmezeitpunkt akkumulierte Anzahl von Taktimpulsen der in der Video- oder Audio-Quelle
Ii, 12, · · , Ii, · , ln verwendeten Taktquelle 4i, 42, ... , 4±, ... , 4n über zugehörige Steuerungsdaten, bevorzugt über zugehörige Synchronisationsbitmuster, im digitalen Datenstrom vor den Audio-Daten durch die Video- oder Audio-Quelle Ii
signalisiert .
Äquivalent wird dem Fernseh-Empfänger der Zeitpunkt und damit die Reihenfolge der Dekodierung des einzelnen
Transportdatenpakets, die wiederum in Relation zum
Zeitpunkt und damit zur Reihenfolge der Kodierung des jeweiligen Transportdatenpakets in der Video- oder Audio- Quelle Ii steht, über eine Zeitinformation im DTS-Feld des jeweiligen Transportdatenpakets durch die Video- oder Audio-Quelle Ii signalisiert.
Da die im PTS- und DTS-Feld des jeweiligen
Transportdatenpakets jeweils abgelegten Zeitinformationen als Impulsanzahl des Takts der in der jeweiligen Video- oder Audio-Quelle Ii integrierten Taktquelle 4± gewonnen werden, wird dem Fernseh-Empfänger der Takt der jeweiligen Taktquelle 4± über Zeitinformationen, die wiederum als Impulsanzahl des Takts der Taktquelle 4± gewonnen werden, in den PCR-Feldern von jeweils aufeinander folgenden
Transportdatenpaketen signalisiert. Im Fall von nicht kodierten Video-Daten werden die für die Rekonstruktion des Taktes im Fernseh-Empfänger erforderlichen
Zeitinformationen in einem geeigneten Feld direkt vor den ersten Video-Daten eines Bildes im Elementardatenstrom abgelegt. Äquivalent werden bei der Übertragung von PCM- modulierten Audio-Daten die für die Rekonstruktion des Taktes im Fernseh-Empfänger erforderlichen
Zeitinformationen in einem geeigneten Feld direkt vor den Audiodaten im Elementardatenstrom platziert.
Zur Signalisierung des Taktes der in einer Video- oder Audio-Quelle Ii integrierten Taktquelle 4± an einen
Fernseh-Empfänger werden im nächsten Verfahrensschritt S20 die Impulse des Taktes der Taktquelle 4i einer Einheit 5± zum Bestimmen der Impulsanzahl zum Sendezeitpunkt des Transportdatenpakets bzw. der Steuerungsdaten zugeführt und dort gezählt. Aus der Information, welches im
Ausgangspuffer 3± zwischengespeicherte Transport
Datenpaket bzw. welche im Ausgangspuffer 3±
zwischengespeicherten Steuerungsdaten zu welchen
Taktimpuls der Taktquelle 4i gesendet wird bzw. werden, wird von der Einheit 5± zum Bestimmen der Impulsanzahl zum Sendezeitpunkt die zum Sendezeitpunkt des jeweils zu sendenden Transportdatenpakets bzw. der jeweils zu
sendenden Steuerungsdaten gezählte Impulsanzahl des Taktes der Taktquelle 4± als Zeitinformation im jeweiligen
Transportdatenpaket bzw. in den jeweiligen Steuerungsdaten abgelegt .
Die einzelnen Transportdatenströme bzw.
Elementardatenströme werden von den einzelnen Video- oder Audio-Quellen Ii, I2, ... , Ii, ... , ln zu jeweils zugeordneten Eingangsadaptern 61, 62, .. · , 6±, ... , 6n übertragen, die jeweils einer Kopfstation 7 vorgelagert sind. In einem jeweiligen Eingangsadapter 6± gemäß Fig. 3 werden die einzelnen Transport-Datenpakete des jeweiligen Transport- Datenstroms bzw. die Daten des jeweiligen
Elementardatenstroms in einem zugehörigen Eingangspuffer 8± zwischengespeichert, bevor sie in einer nachfolgenden Konvertierungseinheit 9± vom jeweils benutzten
Übertragungsprotokoll - ASI, SDI, AES3 usw. - in ein einheitliches Übertragungsprotokoll eines
paketorientierten Netzwerkes, bevorzugt in ein I_nternet- Protocol(IP) - Internet-Protokoll -, gewandelt werden und anschließend in einem zugehörigen Ausgangspuffer 10± ausgelagert werden. Im jeweiligen Eingangsadapter 6± werden im darauf
folgenden Verfahrensschritt S30 in einer Einheit Iii zur Ermittlung des Empfangszeitpunkt eines Datenpakets die Empfangszeitpunkte derjenigen Transport-Datenpakete bzw. Steuerungsdaten ermittelt, die jeweils eine
Zeitinformation enthalten. Hierzu wird wiederum die zum Empfangszeitpunkt des jeweiligen Transport-Datenpakets bzw. der Steuerungsdaten akkumulierte Impulsanzahl des Taktes einer zum jeweiligen Eingangsadapter 6i, 62, 6±, 6n gehörigen Taktquelle 12lr 122, ... , 12±, ... , 12n ermittelt. Die Taktgenauigkeit des Taktes fΊ1, fT2, ... , fn, ... , f τη einer derartigen Taktquelle 12lr 122, ... , 12±, ... , 12n gegenüber dem Systemtakt einer MPEG-kodierten Fernsehen-Übertragung ist mit ca. +/- lppm vergleichsweise hoch. Die ermittelten Empfangszeitpunkte der einzelnen Transport-Datenpakete bzw. Steuerungsdaten mit integrierter Zeitinformation werden von der Einheit Iii zur Ermittlung des
Empfangszeitpunkt eines Datenpakets in nicht benutzten Feldern der zugehörigen IP-basierten Datenpakete zur Übertragung an die Kopfstation 7 hinterlegt.
Die Datenpakete der einzelnen Transport-Datenströme nach dem ASI-Standard bzw. die einzelnen Daten der
Elementardatenströme nach dem SDI- bzw. AES3-Standard werden in einzelne Datenpakete eines Datenpaketstroms für den Transfer über ein paketorientiertes lokales Netzwerk 13 gepackt und aus den Ausgangspuffern
10i, 102, .. , 10i, .. , 10n der einzelnen Eingangsadapter
61, 62, ... , 6±, ... , 6n über das paketorientierte lokale
Netzwerk 13, insbesondere über das Internet, zur
Kopfstation 7 gemäß Fig. 4 übertragen und dort in den zugehörigen Eingangspuffern 13i, 132, · · · , 13±, ... , 13n abgelegt . Im darauf folgenden Verfahrensschritt S40 werden die zu den Taktquellen l r 42, ... , 4±, ... , 4n der einzelnen Video¬ oder Audio-Quellen l l r 12, ... , 1 ± , . .. , ln jeweils gehörigen reellen Takte fPCR in einer zur Kopfstation 7 gehörigen
Einheit 14 zur Rekonstruktion des Takts einer Taktquelle anhand von in jeweils aufeinander folgenden Datenpaketen N und N+l der einzelnen Datenpaketsströme integrierten Zeitinformationen PCRN+l und PCRN und den übertragenen
Empfangszeitpunkte tE und tE^ gemäß Gleichung (1)
rekonstruiert .
PCR„„- PCR.
f 'Pl PCCRR
Die in den einzelnen Eingangspuffern 13i, 132, ... , 13±, ...,13n zwischengespeicherten Datenpakete der einzelnen Datenpaketsströme
werden im nächsten Verfahrensschritt S50 in nachfolgenden Kodierern 15 l r 152, ... , 15± , . . . , 15n jeweils zu MPEG-konformen Transportdatenpaketen kodiert und in zugehörigen
Zwischenspeichern 16l r 162, ... , 16± , . . . , 16n nach der
Kodierung zwischengespeichert. Die einzelnen
Transportdatenpakete der einzelnen Elementar- Transportdatenströme werden im selben Verfahrensschritt S50 in einem Multiplexer 17 zu einem gemeinsamen
Transportdatenstrom zusammengefügt .
In einer zur Kopfstation 7 gehörigen Berechnungseinheit 18 werden zur Signalisierung des Taktes der in den einzelnen Video- oder Audio-Quellen Ii, 12, ... , Ii, ... , ln integrierten Taktquellen 4i, 42, ... , 4±, ... , 4n an den Fernseh-Empfänger ausgehend von dem in der vorausgehenden Einheit 14 zur Rekonstruktion des Taktes einer Taktquelle ermittelten Takt fPCR einer Taktquelle die für eine Rekonstruktion des
Taktes im Fernseh-Empfänger erforderlichen
Zeitinformationen in jeweils aufeinander folgenden
Transportdatenpaketen mit integrierter Zeitinformation iterativ gemäß Gleichung (2) ermittelt.
Figure imgf000024_0001
Hierzu wird gemäß Gleichung (2) die Zeitinformation PCRN+i in einem Transportdatenpaket N+ l iterativ aus der
Zeitinformation PCRN des zuletzt gesendeten
Transportdatenpakets N durch Addition des mit dem
rekonstruierten Takt fPCR multiplizierten Quotienten zwischen der Anzahl von Datenbits NBits(TN+l)-NBits(TN) , die zwischen den jeweils aufeinander folgenden gesendeten Transportdatenpaketen N+ l und N übertragen werden, und der Datenrate fTS des Transportdatenstroms gewonnen.
In einer an die Berechnungseinheit 18 sich anschließenden Einheit 41 zur Frequenzbegrenzung der Zeitinformationen werden die Zeitinformationen, die für die Signalisierung des Taktes der zu den einzelnen Video-oder Audioquelle Ii, ±2, ... , Ii, .. , ln jeweils gehörigen Taktquellen
4i, 42, ... , 4i, ... , 4n zuständig sind, in jeweils aufeinander folgenden Transportdatenpaketen N und N + l im Hinblick auf eine Begrenzung der Frequenzabweichung und der
Frequenzdrift der rekonstruierten Takte fPCR angepasst.
Auf diese Weise ist gewährleistet, dass eine
Frequenzabweichung bzw. eine Frequenzdrift der Takte dieser Taktquellen 4i, 42, ... , 4i, ... , 4n infolge eines
Messfehlers bei der Erfassung der Empfangszeitpunkte der einzelnen TransportDatenpakete bzw. Steuerungsdaten mit integrierter Zeitinformation innerhalb bestimmter Grenzen bleibt und damit die einzelnen Zeitinformationen
( PCR, PTS , DTS ) im Fernseh-Empfänger innerhalb einer begrenzten Genauigkeit korrekt rekonstruierbar sind.
In derselben Berechnungseinheit 18 werden zur
Signalisierung der Senderzeitpunkte der einzelnen
Transportdatenpakete an einen der Kopfstationen 7
nachgelagerten Ausgangsadapter 19 oder an die einzelnen Sendestationen 24i,242, ... eines Gleichwellennetzes die die Senderzeitpunkte jeweils übertragenden
Zeitinformationen von jeweils zwei aufeinander folgenden Transportdatenpaketen mit integrierter Zeitinformation iterativ ermittelt.
Um nicht für jedes einzelne Transportdatenpaket jeweils einen zugehörigen Sendezeitpunkt zu übertragen, was die Effizienz der Übertragung deutlich verschlechtern würde, wird nur für eine bestimmte Anzahl von
Transportdatenpaketen jeweils eine einen Sendezeitpunkt beinhaltende Zeitinformation bestimmt und übertragen. Aus diesen übertragenen Zeitinformationen wird im
Ausgangsadapter oder in den Sendestationen des Gleichwellennetzes der Sendezeitpunkt jedes einzelnen Transportdatenpakets rekonstruiert .
In einer ersten Variante wird nur für jedes N-te
Transportdatenpaket jeweils ein Sendezeitpunkt übertragen, aus dem die Sendezeitpunkte der restlichen N-l
Transportdatenpakete bestimmt werden. Die den
Sendezeitpunkt des N + l-ten Transportdatenpakets
beinhaltende Zeitinformation TN+l im N + l-ten
Transportdatenpaket lässt sich gemäß Gleichung (3A) aus der den Sendezeitpunkt des ersten Transportdatenpakets beinhaltende Zeitinformation 7j im ersten
Transportdatenpaket durch Addition des mit dem nominalen Systemtakt fs einer MPEG-kodierten Fernseh-Übertragung (27 MHz) multiplizierten Quotienten aus der Anzahl von übertragenen Datenbits NBits (TN+l) - NBits (T{) zwischen dem ersten und dem N + l-ten Transportdatenpaket und der Datenrate fTS des Transportdatenstroms bestimmen.
Figure imgf000026_0001
In einer zweiten Variante, die im folgenden näher
betrachtet wird, werden jeweils n Transportdatenpakete zu einem Verbund von Transportdatenpaketen zusammengefasst und in Header - Datenpaketkopf - des Verbundes von
Transportdatenpaketen der Sendezeitpunkt des Verbundes von Transportdatenpaketen abgelegt. Bevorzugt wird als Verbund von Transportdatenpaketen das so genannte Real-time- Transport-Protocol (RTP) - Echtzeit-Transportprotokoll - verwendet, das auf dem Application-Layer -
Anwendungsschicht - mehrere Transportdatenpakete zu einem Verbund von Transportdatenpaketen zusammenfasst und mit einem entsprechenden RTP-Datenpaketskopf versieht.
Für die iterative Berechnung einer in einem RTP- Transportdatenpaket N+1 abgelegten Zeitinformation RTPN+l wird gemäß Gleichung (3B) der mit dem nominellen
Systemtakt fs einer MPEG-kodierten Fernseh-Übertragung multiplizierte Quotient aus der Anzahl NBits (TN+l) - NBits (TN) der zwischen dem RTP-Transportdatenpaket N und dem RTP- Transportdatenpaket N+1 übertragenen Datenbits und der Datenrate fTS des Transportdatenstroms zur Zeitinformation RTPN eines zuletzt konstruierten und übertragenen RTP- Transportdatenpaket N hinzuaddiert.
RTP -NN++l1 = RTPNN +- ■fs SSyvss (3B)
Figure imgf000027_0001
Die zweite Variante der Erfindung ist der ersten Variante der Erfindung vorzuziehen, da die Übertragung der für den Systemtakt relevanten Zeitinformationen im Header der einzelnen Transportdatenpakete von der Übertragung der für die Sendezeitpunkte relevanten Zeitinformationen im Header eines bevorzugt als Verbund von Transportdatenpaketen gewählten RTP-Transportdatenpakets getrennt ist und somit die Zuordnung der einzelnen Zeitinformationen eindeutig festgelegt ist und keine zusätzlichen die Effizienz der Übertragung reduzierenden Zuordnungsinformationen zu übertragen sind.
Die einzelnen Zeitinformationen werden von der
Berechnungseinheit 18 - im Fall der einen Systemtakt beinhaltenden Zeitinformationen nach Zwischenschaltung der Einheit 41 zur Frequenzbegrenzung der Zeitinformationen - dem Multiplexer 17 zur Verfügung gestellt und im selben Verfahrensschritt S70 in den entsprechenden Feldern des Headers der einzelnen Transportdatenpakete bzw. RTP- Transportdatenpakete eingefügt. Die somit für die
Übertragung generierten einzelnen Transportdatenpakete des gemeinsamen Transportdatenstroms werden in einem dem
Multiplexer 17 nachgeschalteten Ausgangspuffer 19 bis zur Aussendung zwischengespeichert. Die einzelnen Transportdatenpakete des gemeinsamen
Transportdatenstroms werden mit einer bestimmten Datenrate übertragen. Die Taktung des gemeinsamen
Transportdatenstroms erfolgt über den Takt fR einer der
Kopfstation 7 zugeordnete Taktquelle 20. Diese Taktquelle weist eine vergleichsweise schlechte Taktgenauigkeit gegenüber dem nominellen Systemtakt der digitalen
Fernsehen-Übertragung im Kurzzeithorizont auf
(typischerweise +/- 100 ppm) . In einer Langzeit- Synchronisier-Einheit 21 wird dieser im Kurzzeithorizont vergleichsweise ungenaue Takt der Taktquelle 20 mit dem langezeitstabilen Takt eines Referenzzeit-Servers 25, beispielsweise eines Network-Time-Protocol (NTP) -Servers - Netzwerkzeitprotokoll-Server -, im Langzeithorizont synchronisiert. Die einzelnen Datenbits der einzelnen Transportdatenpakete des gemeinsamen Transportdatenstroms werden mit dem Ausgangstakt der Langzeit-Synchronisier- Einheit 21 über einen lokales paketorientiertes Datennetz 22, bevorzugt über das Internet, zum Ausgangs-Adapter 19 oder über ein paketorientiertes Weitbereichs-Netzwerk 23, das ebenfalls bevorzugt ein IP-basiertes Netzwerk ist, zu den einzelnen Sendestationen 24i, 242, ... eines
Gleichwellennetzes gesendet (so genannter Transportstrom über IP-basiertes Netz ( Transport-Stream-over- Internet- Protocol (TSoverIP) ) ) . Die im Ausgangsadapter 19 bzw. in den einzelnen
Sendestationen 24 i , 242,... empfangenen
Transportdatenpakete werden im nächsten Verfahrensschritt S80 jeweils in einem Zwischenspeicher 2 6 eingespeichert. In der ersten Untervariante der Erfindung ist dieser Zwischenspeicher 2 6 ein einziger Zwischenspeicher, während sich der Zwischenspeicher 2 6 in der zweiten Variante der Erfindung aus einem ersten Teilzwischenspeicher 2 6i , in dem die einzelnen empfangenen und noch nicht entpackten Verbünde von Transportdatenpaketen, d.h. bevorzugt die einzelnen noch nicht entpackten RTP-Transportdatenpakete, eingespeichert werden, und einem zweiten
Teilzwischenspeicher 2 62 zusammensetzt, in dem entpackte Transportdatenpakete gespeichert sind.
Eine Übertragung eines RTP-Transportdatenpakets vom ersten Teilzwischenspeicher 2 6i zum zweiten Teilzwischenspeicher 262 erfolgt auf Anforderung durch den zweiten
Teilzwischenspeicher 262, sobald im zweiten
Teilzwischenspeicher 262 keine einzelnen
Transportdatenpakete mehr enthalten sind.
Im selben Verarbeitungsschritt S80 werden die
Sendezeitpunkte der einzelnen Transportdatenpakete in einer Einheit 27 zur Ermittlung des Sendezeitpunkts eines Transportdatenpakets ermittelt.
Im Fall der ersten Variante der Erfindung liest die
Einheit 27 zur Ermittlung des Sendezeitpunktes eines
Transportdatenpakets die Zeitinformationen 7j und TN+l von zwei im Abstand von jeweils N Transportdatenpaketen beabstandeten Transportdatenpakete mit integrierter
Zeitinformation aus und ermittelt gemäß Gleichung (4A) die in die Zeitdifferenz zwischen den beiden Zeitinformationen 7j und TN+l fallende Impulsanzahl ΔΓ .
Figure imgf000030_0001
Im Fall der zweiten Variante liest die Einheit 27 zur Ermittlung des Sendezeitpunktes eines Transportdatenpakets die in zwei jeweils aufeinander folgend übertragenen
Verbünden von Transportdatenpaketen N und N + l jeweils übertragenen Zeitinformationen RTPN und RTPN+l aus und ermittelt gemäß Gleichung (4B) die in die Zeitdifferenz zwischen den beiden Zeitinformationen RTPN und RTPN+l fallende Impulsanzahl ARTP . ARTP = RTPN+l - RTPN (4B)
Nach einer Division der Impulsanzahl ΔΓ gemäß Gleichung (4A) bzw. der Impulsanzahl ARTP gemäß Gleichung (4B) durch die Anzahl Anzahl TS _ Packete und einer anschließenden Ermittlung des ganzzahligen Anteils int(.) ergibt sich gemäß
Gleichung (5) die in den Sendezeit-Abstand zwischen zwei aufeinander folgend zu sendenden Transportdatenpaketen fallende Impulsanzahl ATS Packet .
. , ARTP
mt( )
Anzahl _ TS _ Packete
AT
mt( )
Anzahl TS Packete
Die Ermittlung des ganzzahligen Anteils ist einerseits erforderlich, um das einzelne Transportdatenpaket zu einer bestimmten ganzzahligen Taktanzahl auszusenden, führt aber andererseits zu einer Ungenauigkeit des Sendezeitpunktes der einzelnen Transportdatenpakete gegenüber dem
jeweiligen exakten Sendezeitpunkt beim nominellen
Systemtakt der MPEG-kodierten Fernseh-Übertragung . Bei einer Integration einer Zeitinformation lediglich in jedes siebte Transportdatenpaket bzw. bei einer Integration von jeweils sieben Transportdatenpaketen in ein RTP-Datenpaket kann sich für den Sendezeitpunkt eines einzelnen
Transportdatenpakets eine fehlerhafte Verzögerung von bis zu sechs Systemtakten ergeben, d.h. eine Verzögerung von nicht mehr tolerierbaren 222 ns bei einem Systemtakt von 27 MHz.
Um diese nicht tolerierbare Verzögerung zu minimieren, wird in Abhängigkeit der Position eines
Transportdatenpakets zwischen zwei Transportdatenpaketen mit jeweils integrierter Zeitinformation im Fall der ersten Variante der Erfindung bzw. der Position eines Transportdatenpaket im Verbund von Transportdatenpaketen im Fall der zweiten Variante der Erfindung und in
Abhängigkeit des fraktionalen Anteils der Division
zwischen der Impulsanzahl ARTP bzw. ΔΓ und der Anzahl Anzahl TS _ Packete in einem Verbund von
Transportdatenpaketen gemäß der in Fig. 6 dargestellten Tabelle für jedes einzelne Transportdatenpaket ein
Korrekturwert zum jeweils ermittelten Sendezeitpunkt addiert. Hierbei wird eine Übertragung einer
Zeitinformation in jedem siebten Transportdatenpaket bzw. eine Übertragung von sieben Transportdatenpaketen in einem Verbund angenommen. Auf diese Weise wird die Verzögerung im Sendezeitpunkt eines Transportdatenpaketes auf maximal einen einzigen Systemtakt minimiert. Die Berechnung der Impulsanzahl ARTP zwischen den in zwei aufeinander folgenden RTP-Datenpaketen N und N+l jeweils übertragenen und eine Impulsanzahl darstellenden
Zeitinformationen RTPN und RTPN+l und der in den Sendezeit- Abstand zwischen zwei aufeinander folgend zu sendenden
Transportdatenpaketen fallende Impulsanzahl Δτ5Ρα(:1χί und die
Korrektur um den jeweiligen Korrekturwert wird in der zweiten Variante der Erfindung unmittelbar nach dem
Transfer eines RTP-Datenpakets vom ersten
Teilzwischenspeicher 26i zum zweiten Teilzwischenspeicher 262 in der Einheit 27 zur Ermittlung des Sendezeitpunkts eines Transportdatenpakets durchgeführt.
Die Ermittlung eines optimierten Sendezeitpunktes für jedes Transportdatenpaket nach obiger beschriebener
Vorgehensweise setzt eine Konstanz der Datenrate des
Transportdatenstroms während der Übertragungszeit zwischen zwei Transportdatenpaketen mit integrierter
Zeitinformation bzw. während der Übertragungszeit des Verbundes von Transportdatenpaketen voraus. Ist die
Datenrate des Transportdatenpakets nicht konstant, so kann in einer dritten Variante der Erfindung für jedes
Transportdatenpaket, das in einem RTP-Datenpaket
übertragen wird, jeweils eine Zeitinformation zur
Signalisierung des jeweiligen Sendezeitpunktes in einer RTP-Datenpaketkopf-Erweiterung übertragen werden.
Ein RTP-Datenpaketkopf gemäß Fig. 9A weist hierzu ein optionales Feld "RTP-Datenpaketkopf-Erweiterung" auf, das eine Erweiterung des RDP-Datenpaketkopfs um zusätzliche Felder anzeigt. Diese zusätzlichen Felder der RTP- Datenpaketkopfs-Erweiterung gemäß Fig. 9B sind
hinsichtlich ihrer Länge im Feld "Länge" definiert und weisen eine des Inhalts des Feldes "Länge" proportionale Erweiterung um jeweils 4 Bytes auf. In Fig. 9C sind bei einer Übertragung von sieben Transportdatenpaketen in einem RTP-Datenpaket die zugehörigen sieben Sende- Zeitpunkte in den jeweiligen Feldern der RTP- Datenpaketkopf-Erweiterung dargestellt .
Auf diese Weise müssen die Sendezeitpunkte der einzelnen in einem RTP-Datenpaket übertragenen Transportdatenpakete nicht mehr auf der Basis einer einzigen in einem RTP- Datenpaket übertragenen Zeitinformation berechnet werden, sondern werden vorab in der Berechnungseinheit 18 der Kopfstation 7 berechnet und in den einzelnen Feldern der RTP-Datenpaketkopf-Erweiterung abgelegt. Alternativ kann in einer vierten Variante der Erfindung der Sendezeitpunkt eines Transportdatenpakets auch als Zeitinformation in jedem einzelnen Transportdatenpaket übertragen werden. Somit kann in der dritten und vierten Variante der
Erfindung die Datenrate des Transportdatenstroms innerhalb der Übertragungszeit eines RTP-Datenpakets zeitlich schwanken, ohne den Sendezeitpunkt der einzelnen
Transportdatenpakete zu verfälschen.
Die übertragenen oder ermittelten Sendezeitpunkte der einzelnen Transportdatenpakete stellen jeweils
Impulsanzahlen des nominellen Systemtaktes dar. Der reelle Sendezeitpunkt des einzelnen Transportdatenpakets ergibt sich, wenn der übertragenen oder ermittelten
Sendezeitpunkte der einzelnen Transportdatenpakete mit der akkumulierten Impulsanzahl des Taktes f der dem
Ausgangsadapter 19 oder den Sendestationen 24i, 242,... des Gleichwellennetzes jeweils zugeordneten Taktquelle 28 entsprechen. Der Takt f der Taktquelle 28 weist zwar eine vergleichsweise hohe Taktgenauigkeit gegenüber dem
nominellen Systemtakt im Kurzzeithorizont auf
(typischerweise +/- 1 ppm) , die Langzeitstabilität des Taktes f der Taktquelle 28 ist aber vergleichsweise nicht sehr hoch. Somit kommt es im Zwischenpuffer 26 nach einer gewissen Zeit zu einem unerwünschten Überlauf oder
Leerlauf .
Zur Vermeidung eines Überlaufs oder Leerlaufs des
Zwischenpuffers 26 wird im nächsten Verfahrensschritt S90 die Taktquelle 28 als spannungsgesteuerter und
typischerweise temperaturkompensierter Frequenzoszillator 29 realisiert, dessen Frequenz in Abhängigkeit der
Sollwertabweichung des als Regelgröße dienenden
Zeitabstands zwischen dem am längsten und dem am kürzesten im Zwischenpuffer 26 zwischengespeicherten
Transportdatenpakete geregelt wird und damit die
Langzeitstabilität des Takts der Taktquelle 28
verwirklicht wird.
In diesem Zusammenhang wird in einer dem Zwischenpuffer 26 nachgelagerten Einheit 30 zur Ermittlung des maximalen Sendezeitabstands der Transportdatenpakete im
Pufferspeicher ausgehend von der obig dargestellten
Ermittlung eines optimierten Sendezeitpunktes für jedes
Transportdatenpaket der Sendezeitpunkt des am längsten im Zwischenpuffer 26 befindlichen Transportdatenpakets - dies ist im Fall der zweiten Variante der Erfindung ein im zweiten Teilpufferspeicher 262 aus dem jeweiligen Verbund von Transportdatenpaketen entpacktes Transportdatenpaket - und der Sendezeitpunkt des am kürzesten im
Zwischenspeicher 26 befindlichen Transportdatenpakets - dies ist im Fall der zweiten Variante der Erfindung ein im ersten Teilpufferspeicher 26i im zuletzt empfangenen Verbund von Transportdatenpaketen enthaltenes und noch nicht entpacktes Transportdatenpaket, das an letzter
Position im Verbund platziert ist - ermittelt. Da der Sendezeitpunkt des einzelnen Transportdatenpakets sich aus der Multiplikation der im Transportdatenpaket übertragenen Zeitinformation und dem nominellen Systemtakt ergibt, ist dieser unabhängig von der Datenrate fTS des Transportdatenstroms. Eine zeitliche Änderung der
Datenrate fTS des Transportdatenstroms hat folglich bei Anwendung des Sendezeitabstands zwischen dem am längsten und dem am kürzesten im Zwischenpuffer 26
zwischengespeicherten Transportdatenpaket als Regelgröße im Gegensatz zur Anwendung der Anzahl von im
Zwischenspeicher 26 zwischengespeicherten Datenbits und/oder Transportdatenpakete als Regelgröße keine
Auswirkung auf das Regelergebnis und muss für die
Frequenzregelung des spannungsgesteuerten
Frequenzoszillators 29 auch nicht bekannt sein. Dies ist in Fig. 5 gezeigt.
Der Pufferfüllstand des Zwischenspeichers 26 - ermittelt als Anzahl von im Zwischenpuffer 26 befindlichen
Transportdatenpaketen - weist im Fall der zweiten Variante der Erfindung einen zeitveränderlichen Verlauf auf. Er ist gemäß Fig. 8 durch einen unstetigen Anstieg in den
einzelnen Empfangszeitpunkten eines mit mehreren
Transportdatenpaketen besetzten Verbundes im
Zwischenpuffer 26 und durch einen weit stetigeren Abfall aufgrund des Absendens der einzelnen Transportdatenpakete zu jeweils unterschiedlichen Sendezeitpunkten und damit durch Maxima gekennzeichnet. Da die Übertragungszeit der einzelnen Verbünde von Transportdatenpaketen im lokalen paketorientierten Netzwerk 22 zwischen Kopfstation 7 und Ausgangsadapter 19 bzw. im paketorientierten Weitbereichs- Netzwerk 23 zwischen Kopfstation 7 und Sendestation
24i,242, ... aufgrund der zeitabhängigen Netzbelastung schwankt, sind die einzelnen Maxima im Pufferfüllstand des Zwischenspeichers 26, wie aus Fig. 8 hervorgeht,
unterschiedlich hoch. Da die Verbünde von
Transportdatenpaketen mit der geringsten Übertragungszeit zu einem Pufferfüllstand des Zwischenspeicher 26 führen, der am aussagekräftigsten ist, wird für den Fall der zweien Variante der Erfindung in einem der Einheit 30 zur Ermittlung des maximalen Senderzeitabstands der
Transportdatenpakete im Pufferspeicher nachfolgenden
Maximalwert-Ermittler 31 über einen geeignet festgelegten Zeitraum der Maximalwert des Zeitabstands zwischen dem am kürzesten und dem am längsten im Zwischenspeicher
zwischengespeicherten Transportdatenpaket, der die
verlässlichste Regelgröße darstellt, ermittelt. Für die Wahl eines geeigneten Zeitraums zur Maximalwert- Ermittlung ist die in Fig. 7 dargestellte Tabelle
heranzuziehen, in der bei einer Übertragung von sieben Transportdatenpaketen in einem RTP-Datenpaket und bei einer Puffertiefe von 100 msec. für den Zwischenspeicher 26 für jeweils unterschiedliche Datenraten für einen MPEG- kodierten Transportdatenstrom die Anzahl von im
Zwischenpuffer 26 pro Sekunde empfangenen RTP-Datenpakete, der Zeitabstand zwischen zwei empfangenen RTP-Datenpaketen und die Anzahl von im Zwischenspeicher 26 befindlichen RTP-Datenpaketen dargestellt sind. Um eine genügende
Anzahl von empfangenen RTP-Datenpaketen und damit eine genügende Anzahl von Maxima im Zeitraum zur Maximalwert- Ermittlung bei gegebenen Parametern zu erreichen, ist ein Zeitraum für die Maximalwert-Ermittlung von bevorzugt 100 msec. empfehlenswert.
Dieser ermittelte Maximalwert wird in einem nachfolgenden und ebenfalls nur in der zweien Variante der Erfindung benutzten Abtast-Halte-Glied 32 über den Zeitraum der Maximalwertermittlung gehalten und in einem anschließenden Subtrahierer 33 von einem Sollwert zu Ermittlung einer Sollwertabweichung subtrahiert. Als Sollwert wird der maximale Zeitabstand zwischen dem am längsten und dem am kürzesten im Zwischenpuffer zwischengespeicherten
Transportdatenpaket zum Initialisierungszeitpunkt bestimmt und anschließend benutzt. In einem sich an den Subtrahierer 33 anschließenden
Vorfilter 34 werden sprunghafte Änderungen in der
Sollwertabweichung, insbesondere Unstetigkeiten in der Sollwertabweichung an den einzelnen Übergängen der
Maximalwert-Ermittlungszeiträume, geglättet. Ein dem
Vorfilter 34 sich anschließendes Mittelungsfilter 35 führt mit seiner Tiefpasscharakteristik eine Glättung von hochfrequenten Anteilen in der Sollwertabweichung, insbesondere eine Glättung von überlagerten Rauschanteilen in der Sollwertabweichung, durch. Das Mittelungsfilter 35 ermittelt iterativ eine gemittelte Sollwertabweichung yl+l zum AbtastZeitpunkt i + 1 aus dem gemittelten
Sollwertabweichung yl zum AbtastZeitpunkt i und der ungemittelten Sollwertabweichung JA zum AbtastZeitpunkt i über eine gleitende exponentielle Mittelung mit dem
Gewichtungsfaktor a gemäß Gleichung (6) . Der
Gewichtungsfaktor a wird bevorzugt in Potenzen von zwei ausgelegt, so dass das Mittelungsfilter 35 rechenzeiteffizient einzig durch Schiebeoperationen und mithilfe von Festpunktarithmetik realisiert werden kann. yM=( -a)-yi+ -yi (6)
Die vorgefilterte und gemittelte Sollwertabweichung wird einem Regler 36 zugeführt, der ein rein proportionales Regler-Verhalten mit einem geeignet dimensionierten
Verstärkungsfaktoren KP aufweist. Auf diese Weise fügt der Regler 36 keine zusätzliche Verzögerung in den Regelkreis ein und gewährleistet gleichzeitig bei einer
integrierenden Regelstrecke und bei einem geeignet
dimensionierten Verstärkungsfaktor KP eine
Sollwertabweichung, die nach der Einschwingzeit des
Regelkreises vernachlässigbar klein ist.
Dem proportionalen Reglers 36 schließt sich ein Pegel- Begrenzer 37 an, der eine Frequenzabweichung des
spannungsgesteuerten Frequenzoszillators 29 auf eine nach den Übertragungs-Standards übliche maximale
Frequenzabweichung begrenzt. Bei einem MPEG-kodierten ATSC-Transportdatenstrom mit einer SMPTE310M-Schnittstelle ist eine absolute Frequenzabweichung von kleiner +/- 2,8 ppm vorgesehen, die für die Parametrierung des Pegel- Begrenzers 37 angesetzt wird und damit eine mittelfristige Schwankung, d.h. ein Wandern, der Frequenz des
spannungsgesteuerten Frequenzoszillators 29 unterbindet. Zusätzlich erfolgt in einem an den Pegel-Begrenzer 37 sich anschließenden Flanken-Begrenzer 38 eine Begrenzung der Frequenzdrift des spannungsgesteuerten Frequenzoszillators 29 auf eine durch Übertragung-Standards vorgegebene maximale Frequenzdrift. Bei einem MPEG-kodierten
Transportdatenstrom mit einer ASI-Schnittstelle ist die Frequenzdrift auf 75 mHz pro Sekunde begrenzt. Auf diesen Maximalwert einer Frequenzdrift wird der Flanken-Begrenzer 38 parametriert . Über eine serielle digitale Schnittstelle 39 wird das hinsichtlich einer Frequenzabweichung und einer
Frequenzdrift begrenzte und vom Regler 36 erzeugte
digitale Stellsignal seriell an den Eingang eines Digital- Analog-Wandlers 39 übertragen und damit eine
unterschiedliche Taktrate zwischen dem Flanken-Begrenzer 38 und dem Digital-Analog-Wandler 39 überwunden. Im
Digital-Analog-Wandler 39 wird der zum digitalen
Ausgangssignal des Flanken-Begrenzer 38 korrespondierende analoge Wert zur Ansteuerung des spannungsgesteuerten Frequenzoszillators 29 ermittelt. Die Auflösung des
Digital-Analog-Wandlers 39 ist so zu wählen, dass eine minimale Änderung des digitalen Stellsignals am Ausgang des Flanken-Begrenzers 38 in Höhe des niedrigwertigsten Datenbits zu einer deutlich unter der maximal möglichen Frequenzdrift liegenden Änderung der Frequenz des
spannungsgesteuerten Frequenzoszillators 29 führt.
Im ausgeregelten Zustand des Regelkreises entspricht der Sendezeitabstand zwischen dem im Zwischenspeicher 26 am längsten und am kürzesten gespeicherten
Transportdatenpaket dem Sollwert, also dem
Sendezeitabstand zwischen dem im Zwischenspeicher 26 am längsten und am kürzesten gespeicherten
Transportdatenpaket zum Initialisierungszeitpunkt.
Im abschließenden Verfahrensschritt S100 werden die einzelnen im Zwischenspeicher 26 zwischengespeicherten Transportdatenpakete zu ihren jeweiligen Sendezeitpunkten gesendet . Im Fall der dritten und vierten Variante der Erfindung, in der für jedes Transportdatenpaket jeweils ein
Sendezeitpunkt in der Kopfstation 7 ermittelt und
übertragen wird, liegt der jeweilige reelle Sendezeitpunkt vor, wenn in der Einheit 27 zur Ermittlung des
Sendezeitpunkts eines Transportdatenpakets die in der Zeitinformation des jeweilig zu sendenden
Transportdatenpakets enthaltene Impulsanzahl des
Systemtaktes mit der gezählten Impulszahl des Taktes fA der zum Ausgangsadapter 19 oder zur Sendestation 24i, 242,... gehörigen Taktquelle 28 übereinstimmt.
Im Fall der ersten oder zweiten Variante der Erfindung, in der jeweils nur der Sendezeitpunkt eines
Transportdatenpakets in einer Folge von
Transportdatenpaketen als Zeitinformation von der
Kopfstation 7 zum Ausgangsadapter 19 oder zur Sendestation 24i, 242,... übertragen wird, während die Sendezeitpunkte der übrigen Transportdatenpakete in der Folge von
Transportdatenpakete im Ausgangsadapter 19 oder in der Sendestation 24i, 242,... berechnet werden, wird bei der Ausgabe des Transportdatenpakets, dessen Sendezeitpunkt bereits in der Kopfstation ermittelt und nur noch um einen Korrekturwert in der Einheit 27 zur Ermittlung des
Sendezeitpunkts eines Transportdatenpakets korrigiert wird, zum reellen Sendezeitpunkt genauso verfahren wie in der dritten oder vierten Variante der Erfindung. Bei den Transportdatenpakete der ersten und zweiten
Variante der Erfindung, für die jeweils in der Einheit 27 zur Ermittlung des Sendezeitpunkts eines
Transportdatenpakets der Sendezeit-Abstand TS_Packet zum jeweils zuvor zu sendenden Transportdatenpaket berechnet und um einen Korrekturwert korrigiert wird, wird der um den jeweiligen Korrekturwert korrigierte Sendezeit-Abstand
Figure imgf000041_0001
Impulsanzahl des Systemtakts mit der seit dem Sendezeitpunkt des zuletzt gesendeten Transportdatenpakets gezählten Impulsanzahl des Taktes fA der zum
Ausgangsadapter 19 oder zur Sendestation 24i, 242,...
gehörigen Taktquelle 28 verglichen und bei Identität die Ausgabe des jeweiligen Transportdatenpakets aktiviert.
Die im Ausgangsadapter 19 ausgegebenen
Transportdatenpakete werden über eine ASI-Schnittstelle mittels einer nach der Synchronen-Digitalen- Hierarchie ( SDH) -Multiplextechnik arbeitenden Standleitung zu den einzelnen Sendestationen 24i, 242,... des
Gleichwellennetzes gesendet.
Die Eingangsadapter 6i, 62, ... , 6±, ... , 6n wie auch der
Ausgangsadapter 19 können auch in der Kopfstation 7 integriert sein, wobei der Datenverkehr zwischen den
Eingangsadaptern 61, 62, ... , 6±, ... , 6n und dem Prozessrechner der Kopfstation 7 und zwischen dem Prozessrechner der Kopfstation 7 und dem Ausgangsadapter 19 über jeweils ein internes Bussystem anstelle einem lokalen Netzwerk 13 und 22 verwirklicht sein. Eine derartige technische Ausführung ist von der Erfindung auch mit abgedeckt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten einzelnen Ausführungsformen und Varianten beschränkt. Von der
Erfindung sind insbesondere alle Kombinationen aller in den einzelnen Patentansprüchen beanspruchten Merkmale, aller in der Beschreibung offenbarten Merkmale und aller in den Figuren der Zeichnung dargestel lten Merkmale mit abgedeckt .

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Signalisierung eines Zeitpunkts
und/oder eines Taktes durch eine einen Transportdatenstrom aus Video- und/oder Audio-Daten erzeugende Kopfstation (7) an mindestens einen Empfänger ( 19, 24i, 242, ...) des
Transportdatenstroms durch iteratives Berechnen der in einem Transportdatenpaket des Transportdatenstroms
integrierten Zeitinformation ( PCRN+l ; RTPN+l ; TN+l ) aus der Zeitinformation ( PCRN ; RTPN ; 7j ) des zuletzt im
Transportdatenstrom gesendeten Transportdatenpakets mit integrierter Zeitinformation, einer Übertragungszeit von seit dem zuletzt gesendeten Transportdatenpaket mit integrierter Zeitinformation im Transportdatenstrom übertragenen Datenbits und einem Takt ( fPCR ; fSys ) , wobei die Zeitinformationen ( PCRN+l , PCRN ; RTPN+l , RTPN ; TN+l , 7j ) jeweils zur Signalisierung von Zeitpunkten und/oder eines Taktes dienen und jeweils eine bis zum Sendezeitpunkt des
jeweiligen Transportdatenpakets gezählte Impulsanzahl des Taktes ( fPCR ; fSys ) enthalten.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Übertragungszeit von seit dem zuletzt gesendeten Transportdatenpaket mit integrierter Zeitinformation im
Transportdatenstrom übertragenen Datenbits dem Quotienten aus der Anzahl ( NBits (TN+l) - NBits (TN) ) von seit dem zuletzt gesendeten Transportdatenpaket mit integrierter
Zeitinformation im Transportdatenstrom übertragenen
Datenbits und der Datenrate ( fTS ) des Transportdatenstroms entspricht .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der signalisierte Takt ein in der Kopfstation (7) rekonstruierter Takt ( fPCR ) einer Taktquelle
(4i, 42, ... , 4i, ... , 4n) einer Video- und/oder Audio-Quelle ( Ii, 12, ... , Ii, ... , ln) ist, die einen Transportdatenstrom aus Transportdatenpaketen oder einen Elementardatenstrom aus seriell übertragenen Daten generiert.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine zu einem Bild oder zu einem Ton gehörige
Zeitinformation in einem Datenpaketkopf bzw. in
Steuerungsdaten eines von der Video- und/oder Audio- Quelle (Ii, 12, ... , 1±, ... , ln) erzeugten Transportdatenpakets bzw. Elementardatenstroms eine gezählte Anzahl von
Impulsen des Taktes der zur Video- und/oder Audio-Quelle (Ii, I2, · · · , Ii, · · · , ln) gehörigen Taktquelle
(4i, 42, ... , 4i, ... , 4n) zum Aufnahmezeitpunkt des Bildes oder Tones ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Takt (fSi, fs2, ... , fs±, ... , fsn) der zur Video- und/oder Audio-Quelle ( Ii, 12, ... , Ii, ... , ln) gehörigen
Taktquelle (4i, 42, ... , 4±, ... , 4n) aus den integrierten
Zeitinformationen ( PCRN+l , PCRN ) und den ermittelten
Empfangszeitpunkten ( tE , tE ) von jeweils zwei aufeinander folgend im empfangenen Elementarstrom übertragenen
Datenpaketen rekonstruiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Empfangszeitpunkte (^EN I ' ^EN ^ von zwei aufeinander folgenden Transportdatenpakete bzw. Steuerungsdaten mit integrierter Zeitinformation mit dem Takt
(fTi, fT2, ... , fTi, · · · , fm) einer Taktquelle
( 12i, 122, ... , 12i, ... , 12n) eines der Kopfstation (7) vorgelagerten Eingangsadapters (61, 62, ... , 6± , ... , 6n) bestimmt werden, deren Frequenzstabilität gegenüber einem nominellen Systemtakt ( fSys ) höher als die
Frequenzstabilität des Takts (fSi, fs2, ... , fsi, ... , fSn) der zur Video- und/oder Audio-Quelle ( Ii, 12, ... , Ii, ... , ln) gehörigen Taktquelle (4i, 42, ... , 4±, ... , 4n) gegenüber dem nominellen Systemtakt ( fSys ) ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der in der Kopfstation (7) rekonstruierte Takt (/PCR ) der Video- und/oder Audio-Quelle (Ii, 12, ... , 1±, ... , ln) hinsichtlich seiner Frequenzabweichung und/oder
Frequenzdrift begrenzt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Transportdatenpaket mit integrierter
Zeitinformation des Transportdatenstroms ein MPEG- kodiertes Transportdatenpaket mit einer integrierten PCR- Zeitinformation ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Elementardatenstrom ein in einer SDI-
Schnittstelle empfangener nicht kodierter Datenstrom mit digitalen nicht komprimierten Video-Daten mit einer den Beginn eines Bildes kennzeichnenden Zeitinformation und/oder ein in einer AES3-Schnittstelle empfangener kodierter Datenstrom mit digitalen PCM-kodierten Audio- Daten mit einer den Beginn von zu einem Bild gehörigen Audio-Daten des Elementardatenstroms kennzeichnenden Zeitinformation ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der signalisierte Zeitpunkt der Aussende-Zeitpunkt eines Transportdatenpakets des Transportdatenstroms in einem der Kopfstation (7) nachgelagerten Ausgangsadapter (19) oder in einer Sendestation (24i, 242, ...) ist, deren Taktquelle (28) jeweils eine höhere Zeitgenauigkeit in einem kurzen Zeithorizont als die Taktquelle (20) der Kopfstation (7) aufweist.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 1 0 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur iterativen Berechnung einer zu einem
Transportdatenpaket gehörigen Zeitinformation ( RTPN+l ; TN+l ) in Abhängigkeit einer zu einem im Transportdatenstrom jeweils vorausgehenden Transportdatenpaket gehörigen
Zeitinformation ( RTPN ; 7j ) ein nomineller Systemtakt i fSys ) verwendet wird.
12 . Verfahren nach Anspruch 1 0 oder 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Transportdatenpakete des Transportdatenstroms zu einem Verbund zusammengeschlossen werden und für den Verbund aus mehreren Transportdatenpaketen eine
Zeitinformation ( RTPN+l , RTPN ) im Datenpaketkopf des
Verbunds übertragen wird.
13 . Verfahren nach Anspruch 12 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur iterativen Berechnung der in einem Verbund von mehreren Transportdatenpaketen integrierten und einen Sendezeitpunkt des Verbundes signalisierenden
Zeitinformation ( RTPN+l ) die Anzahl ( NB!ts (TN+l) - NB!ts (TN) ) von zwischen zwei aufeinander folgenden Verbünden jeweils zu übertragenden Datenbits verwendet wird.
14 . Verfahren nach Anspruch 12 oder 13 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die im Ausgangsadapter ( 1 9 ) oder in der Sendestation ( 24 i , 242 , ...) empfangenen Transportdatenpakete bis zum jeweiligen Sendezeitpunkt zwischengespeichert werden, wobei eine in den Sendezeit-Abstand zwischen zwei jeweils aufeinander folgend gesendete Transportdatenpakete
fallende Impulsanzahl ( TS Packet ) aus dem ganzzahligen
Quotienten der Differenz ( ARTP ) der in zwei aufeinander folgenden Verbünden jeweils integrierten Zeitinformationen ( RTPN l , RTPN ) durch die Anzahl ( Anzahl TS _ Packete ) der in einem Verbund enthaltenen Transportdatenpakete berechnet wird .
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur in den Sendezeit-Abstand zwischen zwei jeweils aufeinander folgend gesendeter Transportdatenpakete fallenden Impulsanzahl ( TS Packet ) ein vom fraktionalen
Anteil des Quotienten und der Reihenfolge des jeweiligen Transportdatenpaktes innerhalb des Verbundes abhängiger Korrekturwert addiert wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Transportdatenpaket im Ausgangsadapter (19) oder in einer Sendestation (24i, 242, ...) gesendet wird, sobald die von der Taktquelle (28) des Ausgangsadapters (19) oder der Sendestation (24i, 242, ...) seit dem Sendezeitpunkt des zuletzt gesendeten Transportdatenpakets erzeugte Anzahl von Taktimpulsen der in den Sendezeit-Abstand zweier jeweils aufeinander folgend gesendeter
Transportdatenpakete fallenden Impulsanzahl ( TS Packet ) entspricht .
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verbund aus mehreren Transportdatenpaketen ein RTP-Datenpaket ist, in dem eine bestimmte Anzahl von
Transportdatenpaketen enthalten ist.
18. Verfahren nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem erweiterten Datenpaketkopf des RTP- Datenpakets die Zeitinformationen der im RTP-Datenpaket jeweils enthaltenen Transportdatenpakete übertragen werden .
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
dass die Genauigkeit des Taktes der zum Ausgangsadapter (19) oder zu einer Sendestation (24i, 242, ...) gehörigen Taktquelle (28) hinsichtlich der Langzeit stabilisiert wird, indem die Frequenz eines in der Taktquelle (28) integrierten Frequenzoszillators (29) in Abhängigkeit einer Sollwertabweichung der mit dem nominellen Systemtakt ( fSys ) normierten Differenz zwischen der Zeitinformation des am längsten zwischengespeicherten Transportdatenpakets und des am kürzesten zwischengespeicherten
Transportdatenpakets geregelt wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16 oder 19, dadurch gekennzeichnet,
dass die Zeitinformationen des am längsten und des am kürzesten im Ausgangsadapter (19) oder in einer
Sendestation (24i, 242, ...) zwischengespeicherten
Transportdatenpakets im Empfangszeitpunkt jedes Verbundes aus mehreren Transportdatenpaketen im Ausgangsadapter (19) oder in einer Sendestation (24i, 242, ...) erfasst werden.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, 19 oder 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Maximalwert aus allen innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls ermittelten Differenzen zwischen den
Zeitinformationen des am längsten und des am kürzesten im Ausgangsadapter (19) oder in einer Sendestation
(24i, 242, ...) zwischengespeicherten Transportdatenpakets ermittelt und mit einer zu einem Initialisierungszeitpunkt ermittelten und als Sollwert dienenden Differenz zur
Bestimmung der Sollwertabweichung verglichen wird.
22. Verfahren nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sollwertabweichung vor einer Regelung in einem proportionalen Regler (36) einer Vorfilterung zur Glättung von sprungförmigen Sollwertabweichungen und einer Mittelungsfilterung zur Glättung von höherfrequenten
Anteilen in der Sollwertabweichung zugeführt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet ,
dass das vom Regler (36) erzeugte Stellsignal einem Pegel- Begrenzer (37) zur Begrenzung der Frequenzabweichung des Taktes ( fA ) der im Ausgangsadapter (19) oder in einer Sendestation (24i, 242, ...) verwendeten Taktquelle (28) vom nominellen Systemtakt i fSys ) auf eine durch einen
Übertragungsstandard für Transportdatenströme vorgegebene maximale Frequenzabweichung und/oder einem Flanken- Begrenzer (38) zur Begrenzung der Frequenzdrift des Taktes ( fA ) der im Ausgangsadapter (19) oder in einer
Sendestation (24i, 242, ...) verwendeten Taktquelle (28) auf eine durch einen Übertragungsstandard für
Transportdatenströme vorgegebene maximale Frequenzdrift zugeführt wird. 24. Vorrichtung zur Signalisierung eines Zeitpunkts und/oder eines Taktes durch eine einen Transportdatenstrom aus Video- und/oder Audio-Daten erzeugende Kopfstation (7) an mindestens einen Empfänger (19; 24i,
242, ...) des
Transportdatenstroms mit
jeweils einem Kodierer ( 15 l r 152, .. , 15± , .. , 15n) zur
Erzeugung von Transportdatenpaketen aus einzelnen in jeweils einem Transportdatenstrom oder einem
Elementardatenstrom übertragenen Transportdatenpaketen bzw. Daten,
einem Multiplexer (16) zur Erzeugung eines
Transportdatenstroms aus den einzelnen
Transportdatenpaketen und
einer Berechnungseinheit (18) zur iterativen Berechnung einer in einem Transportdatenpaket des
Transportdatenstroms integrierten Zeitinformation
( PCRN+l ; RTPN+l ; TN+l ) in Abhängigkeit einer in einem im
Transportdatenstrom vorausgehenden Transportdatenpaket integrierten Zeitinformation ( PCRN ; RTPN ; 7j ) , wobei die Zeitinformationen ( PCRN+l , PCRN ; RTPN+l , RTPN ; TN+l , 7j ) jeweils Zeitpunkte oder einen Takt signalisieren.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Signalisierung eines Taktes der
Berechnungseinheit (18) eine Einheit (14) zur
Rekonstruktion eines Taktes einer Taktquelle vorgeschaltet ist .
26. Vorrichtung nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Rekonstruktion des Taktes (fSi, fs2, ... , fsi, · · · , fsn) einer in einer Video- und/oder Audio-Quelle
( Ii, 12, ... , Ii, ... , ln) integrierten Taktquelle
(4i, 42, ... , 4i, ... , 4n) der Kopfstation (7) ein
Eingangsadapter (6i, 62, ... , 6± , ... , 6n) mit einer
integrierten Taktquelle ( 12 l r 122, ... , 12 ± , . .. , 12n) und einer Einheit (Iii) zur Ermittlung des Empfangszeitpunkts eines Transportdatenpakets bzw. von Steuerungsdaten
vorgeschaltet sind.
27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Bestimmung der in einem Transportdatenpaket bzw. in Steuerungsdaten integrierten Zeitinformation einer Taktquelle (4i, 42, ... , 4±, ... , 4n) einer Video- und/oder Audio-Quelle ( Ii, 12, ... , 1 ± , . . . , ln) jeweils eine Einheit (5i) zum Bestimmen der Impulsanzahl des Sendezeitpunkts nachgeschaltet ist.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet,
dass in der Kopfstation (7) eine Einheit (41) zur
Frequenzbegrenzung der Zeitinformationen vorgesehen ist.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass in einem der Kopfstation (7) nachgeschalteten
Ausgangsadapter (19) oder in einer der Kopfstation (7) nachgeschalteten Sendestation (24i, 242, ...) jeweils ein Zwischenspeicher (26) zur Zwischenspeicherung der
Transportdatenpakete des empfangenen Transportdatenstroms vorhanden ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum zeitsynchronen Senden der Transportdatenpakete im jeweiligen Sendezeitpunkt im Ausgangsadapter (19) und/oder in der Sendestation (24i, 242, ...) jeweils eine Einheit (27) zur Ermittlung des Sendezeitpunkts eines
Transportdatenpakets und eine Taktquelle (28) vorgesehen sind.
31. Vorrichtung nach Anspruch 30,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Langzeit-Stabilisierung der Frequenz und der Frequenzdrift der Taktquelle (28) des Ausgangsadapters
(19) oder der Sendestation (24i, 242, ...) ein Regelkreis zur Regelung der Frequenz eines in der Taktquelle (28) integrierten Frequenzoszillators (29) in Abhängigkeit einer Sollwertabweichung einer Differenz zwischen den Zeitinformationen des im Zwischenspeicher (26) am längsten und am kürzesten zwischengespeicherten
Transportdatenpakets vorgesehen ist.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet,
dass dem Zwischenspeicher (26) eine Einheit (30) zur
Ermittlung des maximalen Sendezeitabstands der
Transportdatenpakete im Zwischenspeicher (26)
nachgeschaltet ist.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung einer maximalen Differenz zwischen den Zeitinformationen des im Zwischenspeicher (26) am längsten und am kürzesten gespeicherten Transportdatenpakets über ein bestimmtes Zeitintervall (30) zur Ermittlung des maximalen Sendezeitabstands der Transportdatenpakete dem Zwischenspeicher (26) ein Maximalwert-Ermittler (31) nachgeschaltet ist.
34. Vorrichtung nach Anspruch 31,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Ausregelung der Sollwertabweichung ein Regler (36) mit einem proportionalen Regelverhalten vorgesehen ist .
35. Vorrichtung nach Anspruch 34,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Regler (36) zur Glättung von sprungförmigen
Sollwertabweichungen ein Vorfilter (34) und/oder zur
Glättung von höherfrequenten Anteilen in der
Sollwertabweichung ein Mittelungsfilter (35) vorgeschaltet sind .
36. Vorrichtung nach Anspruch 34 oder 35,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Regler (36) ein Pegel-Begrenzer (37) zur
Begrenzung der Frequenzabweichung des Taktes der im
Ausgangsadapter (19) oder in einer Sendestation
(24i, 242, ...) verwendeten Taktquelle vom nominellen
Systemtakt auf eine durch einen Übertragungsstandard für Transportdatenströme vorgegebene maximale
Frequenzabweichung und/oder ein Flanken-Begrenzer (38) zur Begrenzung der Frequenzdrift des Taktes der im
Ausgangsadapter (19) oder in einer Sendestation
(24i, 242, ...) verwendeten Taktquelle (28) auf eine durch einen Übertragungsstandard für Transportdatenströme vorgegebene maximale Frequenzdrift nachgeschaltet sind.
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 36, dadurch gekennzeichnet ,
dass im Fall einer Integration mehrerer
Transportdatenpakete in einen Verbund von
Transportdatenpaketen der im Ausgangsadapter (19) oder in der Sendestation (24i, 242, ...) jeweils integrierte
Zwischenspeicher (26) aus einem ersten
Teilzwischenspeicher (26i) zur Zwischenspeicherung der empfangenen Verbünde von Transportdatenpaketen und einem mit dem ersten Teilpufferspeicher (26i) gekoppelten zweiten Teilpufferspeicher {2<ö2) zur Zwischenspeicherung von vereinzelten Transportdatenpaketen besteht.
38. Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um alle Schritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23 durchführen zu können, wenn das Programm auf einem Computer oder einem digitalen Signalprozessor ausgeführt wird.
39. Computerprogramm-Produkt mit insbesondere auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode- Mitteln, um alle Schritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23 durchführen zu können, wenn das Programm auf einem Computer oder einem digitalen Signalprozessor ausgeführt wird .
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